仿射加密 | Python 编程 | 密码学教程

介绍

在这个项目中，你将学习如何用 Python 实现仿射加密算法。仿射密码是一种替代密码，它结合了移位密码和乘法密码的特点。它使用一种加密函数逐字母加密，提供了一种简单而有效的文本加密和解密方法。

👀 预览

示例1: welcome - > oclsaqc
示例2: welcome - > oclsaqc
示例3: Ｑｒwe - > Ｑｒoc
示例4: 无 - > 无

🎯 任务

在这个项目中，你将学习：

如何用 Python 实现仿射加密函数
如何用示例输入测试仿射加密函数
如何使用仿射加密函数加密用户输入

🏆 成果

完成这个项目后，你将能够：

理解仿射密码的基本原理
用 Python 实现仿射加密算法
使用仿射加密函数对文本进行加密和解密
用各种输入测试仿射加密函数

实现仿射加密函数

在这一步中，你将学习如何用 Python 实现仿射加密函数。按照以下步骤完成此步骤：

在文本编辑器中打开 affine.py 文件。
在 affine_encryption(text) 函数内部，添加以下代码：

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

解释：

函数首先检查输入的 text 是否为 None 或空字符串。如果是，则返回 None。
然后，函数根据仿射加密公式的要求设置 a、b 和 m 的值。
它遍历输入 text 中的每个字符。
如果字符是半角英文字母（在 'A' 和 'Z' 之间，或 'a' 和 'z' 之间），则将字符转换为小写，计算相应的数值 x，应用仿射加密公式 y = (a * x + b) % m，并将加密后的字符追加到 encryption_text 字符串中。
如果字符不是半角英文字母，则直接将其添加到 encryption_text 字符串中，不做任何修改。
最后，函数返回 encryption_text 字符串。

保存 affine.py 文件。

测试仿射加密函数

在这一步中，你将使用提供的示例输入来测试 affine_encryption() 函数。

在 affine.py 文件中，在文件末尾添加以下代码：

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

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

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

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

保存 affine.py 文件。
打开终端或命令提示符，导航到包含 affine.py 文件的目录，并运行以下命令：

python3 affine.py

这将使用提供的示例输入执行 affine_encryption() 函数并打印结果。

验证输出是否与预期结果匹配：

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

如果输出与预期结果匹配，则说明你的 affine_encryption() 函数工作正常。

加密用户输入

在这一步中，你将修改 affine.py 文件，以便用户能够输入文本，并使用 affine_encryption() 函数对其进行加密。

在 affine.py 文件中，将文件末尾的现有代码（即 if __name__ == "__main__": 及其后的部分）替换为以下代码：

if __name__ == "__main__":
    text = input("输入要加密的文本：")
    encryption_text = affine_encryption(text)
    if encryption_text is None:
        print("错误：输入文本为空。")
    else:
        print(f"加密后的文本：{encryption_text}")

解释：

这段代码提示用户输入要加密的文本。
然后，它使用用户输入调用 affine_encryption() 函数，并将结果存储在 encryption_text 变量中。
如果 encryption_text 为 None（这意味着输入文本为空），则打印错误消息。
否则，它将打印加密后的文本。

保存 affine.py 文件。
打开终端或命令提示符，导航到包含 affine.py 文件的目录，并运行以下命令：

python3 affine.py

出现提示时，输入要加密的文本，然后观察输出。

恭喜你！你已经完成了仿射加密函数的实现，并使用各种输入对其进行了测试。

总结

恭喜你！你已经完成了这个项目。你可以在 LabEx 中练习更多实验来提升你的技能。

在 Python 中实现仿射加密

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