栅栏加解密python实现（支持密钥加密）

来源：互联网发布：花草茶品牌知乎编辑：程序博客网时间：2024/05/08 02:28

栅栏加解密是对较短字符串的一种处理方式，给定行数Row，根据字符串长度计算出列数Column，构成一个方阵。

加密过程：就是按列依次从上到下对明文进行排列，然后按照密钥对各行进行打乱，最后以行顺序从左至右进行合并形成密文。

解密过程：将上述过程进行逆推，对每一行根据密钥的顺序回复到原始的方阵的顺序，并从密文回复原始的方阵，最后按列的顺序从上到下从左至右解密。

具体实现如下：所有实现封装到一个类RailFence中，初始化时可以指定列数和密钥，默认列数为2，无密钥。初始化函数如下：

    def __init__(self, row = 2, mask = None):        if row < 2:            raise ValueError(u'Not acceptable row number or mask value')        self.Row    = row        if mask != None and not isinstance(mask, (types.StringType, types.UnicodeType)):            raise ValueError(u'Not acceptable mask value')        self.Mask   = mask        self.Length = 0        self.Column = 0

加密过程，可以选择是否去除空白字符。首先是类型检查，列数计算等工作，核心是通过计算的参数得到gird这个二维列表表示的方阵，也是栅栏加密的核心。具体实现如下：

    def encrypt(self, src, nowhitespace = False):        if not isinstance(src, (types.StringType, types.UnicodeType)):            raise TypeError(u'Encryption src text is not string')        if nowhitespace:            self.NoWhiteSpace = ''            for i in src:                if i in string.whitespace: continue                self.NoWhiteSpace += i        else:            self.NoWhiteSpace = src                self.Length = len(self.NoWhiteSpace)        self.Column = int(math.ceil(self.Length / self.Row))        try:            self.__check()        except Exception, msg:            print msg        #get mask order        self.__getOrder()                grid = [[] for i in range(self.Row)]        for c in range(self.Column):            endIndex = (c + 1) * self.Row            if endIndex > self.Length:                endIndex = self.Length            r = self.NoWhiteSpace[c * self.Row : endIndex]            for i,j in enumerate(r):                if self.Mask != None and len(self.Order) > 0:                    grid[self.Order[i]].append(j)                else:                    grid[i].append(j)        return ''.join([''.join(l) for l in grid])

其中主要的方法是按照列数遍历，每次从明文中取列数个数的字符串保存在遍历 r 中，其中需要处理最后一列的结束下标是否超过字符串长度。然后将这一列字符串依次按照顺序加入到方阵grid的各列对应位置。

解密过程复杂一些，因为有密钥对顺序的打乱，需要先恢复打乱的各行的顺序，得到之前的方阵之后，再按照列的顺序依次连接字符串得到解密后的字符串。具体实现如下：

    def decrypt(self, dst):        if not isinstance(dst, (types.StringType, types.UnicodeType)):            raise TypeError(u'Decryption dst text is not string')        self.Length = len(dst)        self.Column = int(math.ceil(self.Length / self.Row))        try:            self.__check()        except Exception, msg:            print msg        #get mask order        self.__getOrder()                grid  = [[] for i in range(self.Row)]        space = self.Row * self.Column - self.Length        ns    = self.Row - space        prevE = 0        for i in range(self.Row):            if self.Mask != None:                s = prevE                O = 0                for x,y in enumerate(self.Order):                    if i == y:                        O = x                        break                if O < ns: e = s + self.Column                else: e = s + (self.Column - 1)                r = dst[s : e]                prevE = e                grid[O] = list(r)            else:                startIndex = 0                endIndex   = 0                if i < self.Row - space:                    startIndex = i * self.Column                    endIndex   = startIndex + self.Column                else:                                    startIndex = ns * self.Column + (i - ns) * (self.Column - 1)                    endIndex   = startIndex + (self.Column - 1)                r = dst[startIndex:endIndex]                grid[i] = list(r)        res = ''        for c in range(self.Column):            for i in range(self.Row):                line = grid[i]                if len(line) == c:                    res += ' '                else:                    res += line[c]        return res

实际运行

测试代码如下，以4行加密，密钥为bcaf：

    rf = RailFence(4, 'bcaf')    e = rf.encrypt('the anwser is wctf{C01umnar},if u is a big new,u can help us think more question,tks.')    print "Encrypt: ",e    print "Decrypt: ", rf.decrypt(e)

结果如下图：

说明：这里给出的解密过程是已知加密的列数，如果未知，只需要遍历列数，重复调用解密函数即可。

完整代码详见这里：https://github.com/OshynSong/web/blob/master/RailFence.py

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