Аффинный шифр | Программирование на Python | Руководство по криптографии

Введение

В этом проекте вы научитесь реализовывать алгоритм аффинного шифрования на Python. Аффинный шифр - это тип подстановочного шифра, который сочетает в себе характеристики сдвигового шифра и умножительного шифра. Он использует криптографическую функцию для шифрования по одной букве за раз, обеспечивая простой, но эффективный способ шифрования и дешифрования текста.

👀 Предварительный просмотр

Пример 1: welcome - > oclsaqc
Пример 2: welcome - > oclsaqc
Пример 3: Ｑｒwe - > Ｑｒoc
Пример 4: None - > None

🎯 Задачи

В этом проекте вы научитесь:

Как реализовать функцию аффинного шифрования на Python
Как протестировать функцию аффинного шифрования с примерными входными данными
Как зашифровать ввод пользователя с использованием функции аффинного шифрования

🏆 Достижения

После завершения этого проекта вы сможете:

Разобраться в основных принципах аффинного шифра
Реализовать алгоритм аффинного шифрования на Python
Шифровать и дешифровать текст с использованием функции аффинного шифрования
Протестировать функцию аффинного шифрования с различными входными данными

Реализовать функцию аффинного шифрования

В этом шаге вы научитесь реализовывать функцию аффинного шифрования на Python. Следуйте шагам ниже, чтобы завершить этот шаг:

Откройте файл affine.py в вашем текстовом редакторе.
Внутри функции affine_encryption(text) добавьте следующий код:

def affine_encryption(text: str) -> str:
    if text is None or text == "":
        return None

    a = 5
    b = 8
    m = 26
    encryption_text = ""

    for char in text:
        if "A" <= char <= "Z" or "a" <= char <= "z":
            char = char.lower()
            x = ord(char) - ord("a")
            y = (a * x + b) % m
            encryption_text += chr(y + ord("a"))
        else:
            encryption_text += char

    return encryption_text

Пояснение:

Функция сначала проверяет, является ли входной параметр text равным None или пустой строкой. Если да, то возвращается None.
Затем функция устанавливает значения a, b и m в соответствии с формулой аффинного шифрования.
Затем она перебирает каждый символ в входной строке text.
Если символ является латинской буквой (от 'A' до 'Z' или от 'a' до 'z'), то он переводится в нижний регистр, вычисляется соответствующее числовое значение x, применяется формула аффинного шифрования y = (a * x + b) % m, и зашифрованный символ добавляется в строку encryption_text.
Если символ не является латинской буквой, то он добавляется в строку encryption_text без изменений.
Наконец, функция возвращает строку encryption_text.

Сохраните файл affine.py.

Тестировать функцию аффинного шифрования

В этом шаге вы протестируете функцию affine_encryption() с предоставленными примерами входных данных.

В файле affine.py добавьте следующий код в конец файла:

if __name__ == "__main__":
    ## Пример 1
    text = "welcome"
    encryption_text = affine_encryption(text)
    print(f"Пример 1: {text} -> {encryption_text}")

    ## Пример 2
    text = " welcome"
    encryption_text = affine_encryption(text)
    print(f"Пример 2: {text} -> {encryption_text}")

    ## Пример 3
    text = " Qrwe"
    encryption_text = affine_encryption(text)
    print(f"Пример 3: {text} -> {encryption_text}")

    ## Пример 4
    text = None
    encryption_text = affine_encryption(text)
    print(f"Пример 4: {text} -> {encryption_text}")

Сохраните файл affine.py.
Откройте терминал или командную строку, перейдите в директорию, содержащую файл affine.py, и выполните следующую команду:

python3 affine.py

Это выполнит функцию affine_encryption() с предоставленными примерами входных данных и выведет результаты.

Проверьте, совпадает ли вывод с ожидаемыми результатами:

Пример 1: welcome -> oclsaqc
Пример 2:  welcome ->  oclsaqc
Пример 3:  Ｑｒwe -> Ｑｒoc
Пример 4: None -> None

Если вывод совпадает с ожидаемыми результатами, ваша функция affine_encryption() работает правильно.

Зашифровать ввод пользователя

В этом шаге вы измените файл affine.py, чтобы позволить пользователю вводить текст и шифровать его с использованием функции affine_encryption().

В файле affine.py замените существующий код в конце файла (то есть if __name__ == "__main__": и последующую часть) на следующий код:

if __name__ == "__main__":
    text = input("Enter the text to encrypt: ")
    encryption_text = affine_encryption(text)
    if encryption_text is None:
        print("Error: Input text is empty.")
    else:
        print(f"Encrypted text: {encryption_text}")

Пояснение:

Код запрашивает у пользователя текст для шифрования.
Затем он вызывает функцию affine_encryption() с вводом пользователя и сохраняет результат в переменной encryption_text.
Если encryption_text равен None (что означает, что вводной текст был пустым), то выводится сообщение об ошибке.
В противном случае выводится зашифрованный текст.

Сохраните файл affine.py.
Откройте терминал или командную строку, перейдите в директорию, содержащую файл affine.py, и выполните следующую команду:

python3 affine.py

При появлении запроса введите текст для шифрования и изучите вывод.

Поздравляем! Вы завершили реализацию функции аффинного шифрования и протестировали ее с различными входными данными.

Резюме

Поздравляем! Вы завершили этот проект. Вы можете практиковаться в более многих лабораторных работах в LabEx, чтобы улучшить свои навыки.

Реализация аффинного шифрования на Python