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這篇文章主要介紹“怎么用Python復(fù)現(xiàn)二戰(zhàn)德軍enigma密碼機(jī)”,在日常操作中,相信很多人在怎么用Python復(fù)現(xiàn)二戰(zhàn)德軍enigma密碼機(jī)問題上存在疑惑,小編查閱了各式資料,整理出簡單好用的操作方法,希望對大家解答”怎么用Python復(fù)現(xiàn)二戰(zhàn)德軍enigma密碼機(jī)”的疑惑有所幫助!接下來,請跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧!
我們知道,enigma機(jī)是德軍二戰(zhàn)中重要的情報(bào)加密機(jī)器,其有許多特點(diǎn)。
首先,它是一臺(tái)加解密一體機(jī)
其次,它有排己性,雖然多次輸入同一明文可能得到不同的密文,但明文a永遠(yuǎn)不可能加密為其本身。這樣完美掩蓋本身明文的性質(zhì)是由反射板造成的,但也最終在圖靈的利用下給了enigma機(jī)致命一擊。
enigma機(jī)先后有多種不同的型號(hào),如3轉(zhuǎn)輪型,5轉(zhuǎn)輪型,5轉(zhuǎn)輪選3轉(zhuǎn)輪型等等。
話不多說,直接上代碼:(一些使用說明見文末)
# -*- coding: utf-8 -*- """ Created on Tue Jan 4 09:40:42 2022 @author: burger """ from numpy import random import numpy as np import time arr = np.array(['a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n','o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z']) #輸入一個(gè)批次號(hào) num = input('請輸入您要使用的enigma機(jī)批次號(hào)XXX-XXX-XXX(示例:123-456-789)\n') filename = 'enigma_code_book.txt' with open(filename) as file_object: context = file_object.read() if num in context: number = context.find(num) arr_a=context[(number+12):(number+38)] #一號(hào)轉(zhuǎn)輪 arr_b=context[(number+39):(number+65)] #二號(hào)轉(zhuǎn)輪 arr_c=context[(number+66):(number+92)] #三號(hào)轉(zhuǎn)輪 arr_d=context[(number+93):(number+119)] #反射板 else: arr_a=random.permutation(arr) arr_b=random.permutation(arr) arr_c=random.permutation(arr) arr_d=random.permutation(arr) with open(filename,'a') as file_object: str_1='\n' str_1=str_1+num str_1+=' ' for i in range(len(arr_a)): str_1+=arr_a[i] str_1+=' ' for i in range(len(arr_b)): str_1+=arr_b[i] str_1+=' ' for i in range(len(arr_c)): str_1+=arr_c[i] str_1+=' ' for i in range(len(arr_d)): str_1+=arr_d[i] str_1+=' ' file_object.write(str_1) zzwz=input('請輸入初始轉(zhuǎn)子位置(規(guī)范為三個(gè)英文字母中間加兩個(gè)英文逗號(hào))\n eg: a,b,c\n')#zzwz即轉(zhuǎn)子位置 zz_1=list(zzwz)[0] zz_2=list(zzwz)[2] zz_3=list(zzwz)[4] num_zz_1=ord(zz_1)-97 num_zz_2=ord(zz_2)-97 num_zz_3=ord(zz_3)-97 def main(): global num_zz_1 global num_zz_2 global num_zz_3 text=input('請輸入加密內(nèi)容\n') for n in range(len(text)): string=list(text)[n] print(zhuanhuan(string),end='') num_zz_1+=1 if num_zz_1 == 26: num_zz_1 = 0 num_zz_2+=1 if num_zz_2 == 26: num_zz_2=0 num_zz_3+=1 if num_zz_3 == 26: num_zz_3 = 0 def zhuanhuan(letter): #a號(hào)轉(zhuǎn)輪 #右側(cè)有26個(gè)觸點(diǎn) #生成a輪的隨機(jī)連線方式 a_1_1=False a_1_2=False a_1_3=False a_1_4=False a_1_5=False a_1_6=False a_1_7=False a_1_8=False a_1_9=False a_1_10=False a_1_11=False a_1_12=False a_1_13=False a_1_14=False a_1_15=False a_1_16=False a_1_17=False a_1_18=False a_1_19=False a_1_20=False a_1_21=False a_1_22=False a_1_23=False a_1_24=False a_1_25=False a_1_26=False if letter == 'a': a_1_1 = True if letter == 'b': a_1_2 = True elif letter == 'c': a_1_3 = True elif letter == 'd': a_1_4 = True elif letter == 'e': a_1_5 = True elif letter == 'f': a_1_6 = True elif letter == 'g': a_1_7 = True elif letter == 'h': a_1_8 = True elif letter == 'i': a_1_9 = True elif letter == 'j': a_1_10 = True elif letter == 'k': a_1_11 = True elif letter == 'l': a_1_12 = True elif letter == 'm': a_1_13 = True elif letter == 'n': a_1_14 = True elif letter == 'o': a_1_15 = True elif letter == 'p': a_1_16 = True elif letter == 'q': a_1_17 = True elif letter == 'r': a_1_18 = True elif letter == 's': a_1_19 = True elif letter == 't': a_1_20 = True elif letter == 'u': a_1_21 = True elif letter == 'v': a_1_22 = True elif letter == 'w': a_1_23 = True elif letter == 'x': a_1_24 = True elif letter == 'y': a_1_25 = True elif letter == 'z': a_1_26 = True a_1_first=[a_1_1,a_1_2,a_1_3,a_1_4,a_1_5,a_1_6,a_1_7,a_1_8,a_1_9,a_1_10,a_1_11,a_1_12,a_1_13,a_1_14,a_1_15,a_1_16,a_1_17,a_1_18,a_1_19,a_1_20,a_1_21,a_1_22,a_1_23,a_1_24,a_1_25,a_1_26] # print(a_1_first) a_1=[False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False,False] for i in range(26): global num_zz_1 a_1[i]=a_1_first[(num_zz_1-26)+i] # print(a_1) #左側(cè)有26個(gè)觸點(diǎn) a_2_1=False a_2_2=False a_2_3=False a_2_4=False a_2_5=False a_2_6=False a_2_7=False a_2_8=False a_2_9=False a_2_10=False a_2_11=False a_2_12=False a_2_13=False a_2_14=False a_2_15=False a_2_16=False a_2_17=False a_2_18=False a_2_19=False a_2_20=False a_2_21=False a_2_22=False a_2_23=False a_2_24=False a_2_25=False a_2_26=False a_2=[a_2_1,a_2_2,a_2_3,a_2_4,a_2_5,a_2_6,a_2_7,a_2_8,a_2_9,a_2_10,a_2_11,a_2_12,a_2_13,a_2_14,a_2_15,a_2_16,a_2_17,a_2_18,a_2_19,a_2_20,a_2_21,a_2_22,a_2_23,a_2_24,a_2_25,a_2_26] #構(gòu)建a號(hào)轉(zhuǎn)輪左右對應(yīng)關(guān)系 for i in range(26): a_2[i]=a_1[ord(arr_a[i])-97] # print(a_2) #此時(shí),a號(hào)轉(zhuǎn)輪建模成功 #b號(hào)轉(zhuǎn)輪 #右側(cè)有26個(gè)觸點(diǎn) b_1_1=False b_1_2=False b_1_3=False b_1_4=False b_1_5=False b_1_6=False b_1_7=False b_1_8=False b_1_9=False b_1_10=False b_1_11=False b_1_12=False b_1_13=False b_1_14=False b_1_15=False b_1_16=False b_1_17=False b_1_18=False b_1_19=False b_1_20=False b_1_21=False b_1_22=False b_1_23=False b_1_24=False b_1_25=False b_1_26=False b_1=[b_1_1,b_1_2,b_1_3,b_1_4,b_1_5,b_1_6,b_1_7,b_1_8,b_1_9,b_1_10,b_1_11,b_1_12,b_1_13,b_1_14,b_1_15,b_1_16,b_1_17,b_1_18,b_1_19,b_1_20,b_1_21,b_1_22,b_1_23,b_1_24,b_1_25,b_1_26] #a輪傳給b輪 for i in range(26): global num_zz_2 b_1[i]=a_2[((num_zz_2)-26)+i] # print(b_1) #左側(cè)有26個(gè)觸點(diǎn) b_2_1=False b_2_2=False b_2_3=False b_2_4=False b_2_5=False b_2_6=False b_2_7=False b_2_8=False b_2_9=False b_2_10=False b_2_11=False b_2_12=False b_2_13=False b_2_14=False b_2_15=False b_2_16=False b_2_17=False b_2_18=False b_2_19=False b_2_20=False b_2_21=False b_2_22=False b_2_23=False b_2_24=False b_2_25=False b_2_26=False b_2=[b_2_1,b_2_2,b_2_3,b_2_4,b_2_5,b_2_6,b_2_7,b_2_8,b_2_9,b_2_10,b_2_11,b_2_12,b_2_13,b_2_14,b_2_15,b_2_16,b_2_17,b_2_18,b_2_19,b_2_20,b_2_21,b_2_22,b_2_23,b_2_24,b_2_25,b_2_26] #構(gòu)建b號(hào)轉(zhuǎn)輪左右對應(yīng)關(guān)系 for i in range(26): b_2[i]=b_1[ord(arr_b[i])-97] # print(b_2) #此時(shí),b號(hào)轉(zhuǎn)輪建模成功 #c號(hào)轉(zhuǎn)輪 #右側(cè)有26個(gè)觸點(diǎn) c_1_1=False c_1_2=False c_1_3=False c_1_4=False c_1_5=False c_1_6=False c_1_7=False c_1_8=False c_1_9=False c_1_10=False c_1_11=False c_1_12=False c_1_13=False c_1_14=False c_1_15=False c_1_16=False c_1_17=False c_1_18=False c_1_19=False c_1_20=False c_1_21=False c_1_22=False c_1_23=False c_1_24=False c_1_25=False c_1_26=False c_1=[c_1_1,c_1_2,c_1_3,c_1_4,c_1_5,c_1_6,c_1_7,c_1_8,c_1_9,c_1_10,c_1_11,c_1_12,c_1_13,c_1_14,c_1_15,c_1_16,c_1_17,c_1_18,c_1_19,c_1_20,c_1_21,c_1_22,c_1_23,c_1_24,c_1_25,c_1_26] #b輪傳給c輪 for i in range(26): global num_zz_3 c_1[i]=b_2[((num_zz_3)-26)+i] # print(c_1) #左側(cè)有26個(gè)觸點(diǎn) c_2_1=False c_2_2=False c_2_3=False c_2_4=False c_2_5=False c_2_6=False c_2_7=False c_2_8=False c_2_9=False c_2_10=False c_2_11=False c_2_12=False c_2_13=False c_2_14=False c_2_15=False c_2_16=False c_2_17=False c_2_18=False c_2_19=False c_2_20=False c_2_21=False c_2_22=False c_2_23=False c_2_24=False c_2_25=False c_2_26=False c_2=[c_2_1,c_2_2,c_2_3,c_2_4,c_2_5,c_2_6,c_2_7,c_2_8,c_2_9,c_2_10,c_2_11,c_2_12,c_2_13,c_2_14,c_2_15,c_2_16,c_2_17,c_2_18,c_2_19,c_2_20,c_2_21,c_2_22,c_2_23,c_2_24,c_2_25,c_2_26] #構(gòu)建c號(hào)轉(zhuǎn)輪左右對應(yīng)關(guān)系 for i in range(26): c_2[i]=c_1[ord(arr_c[i])-97] # print(c_2) #此時(shí),c號(hào)轉(zhuǎn)輪建模成功 #c號(hào)轉(zhuǎn)輪反射板 for i in range(0,26,2): c_2[ord(arr_d[i])-97],c_2[ord(arr_d[i+1])-97]=c_2[ord(arr_d[i+1])-97],c_2[ord(arr_d[i])-97] #反向傳播 arr_c_2=[] arr_b_2=[] arr_a_2=[] arr_c_1=[] arr_b_1=[] arr_a_1=[] for i in range(26): arr_c_2.append(ord(arr_c[i])-97) arr_b_2.append(ord(arr_b[i])-97) arr_a_2.append(ord(arr_a[i])-97) arr_c_0=sorted(arr_c_2) arr_b_0=sorted(arr_b_2) arr_a_0=sorted(arr_a_2) for i in range(26): arr_c_1.append(arr_c_2.index(arr_c_0[i])) arr_b_1.append(arr_b_2.index(arr_c_0[i])) arr_a_1.append(arr_a_2.index(arr_c_0[i])) #c號(hào)轉(zhuǎn)輪反向傳播 c_3_1=False c_3_2=False c_3_3=False c_3_4=False c_3_5=False c_3_6=False c_3_7=False c_3_8=False c_3_9=False c_3_10=False c_3_11=False c_3_12=False c_3_13=False c_3_14=False c_3_15=False c_3_16=False c_3_17=False c_3_18=False c_3_19=False c_3_20=False c_3_21=False c_3_22=False c_3_23=False c_3_24=False c_3_25=False c_3_26=False c_3=[c_3_1,c_3_2,c_3_3,c_3_4,c_3_5,c_3_6,c_3_7,c_3_8,c_3_9,c_3_10,c_3_11,c_3_12,c_3_13,c_3_14,c_3_15,c_3_16,c_3_17,c_3_18,c_3_19,c_3_20,c_3_21,c_3_22,c_3_23,c_3_24,c_3_25,c_3_26] for i in range(26): c_3[i]=c_2[arr_c_1[i]] # print(c_3) #c輪傳給b輪 b_3_1=False b_3_2=False b_3_3=False b_3_4=False b_3_5=False b_3_6=False b_3_7=False b_3_8=False b_3_9=False b_3_10=False b_3_11=False b_3_12=False b_3_13=False b_3_14=False b_3_15=False b_3_16=False b_3_17=False b_3_18=False b_3_19=False b_3_20=False b_3_21=False b_3_22=False b_3_23=False b_3_24=False b_3_25=False b_3_26=False b_3=[b_3_1,b_3_2,b_3_3,b_3_4,b_3_5,b_3_6,b_3_7,b_3_8,b_3_9,b_3_10,b_3_11,b_3_12,b_3_13,b_3_14,b_3_15,b_3_16,b_3_17,b_3_18,b_3_19,b_3_20,b_3_21,b_3_22,b_3_23,b_3_24,b_3_25,b_3_26] for i in range(26): # global num_zz_3 b_3[i]=c_3[-(num_zz_3)+i]#左側(cè)有26個(gè)觸點(diǎn) # print(b_3) #b號(hào)轉(zhuǎn)輪反向傳播 b_4_1=False b_4_2=False b_4_3=False b_4_4=False b_4_5=False b_4_6=False b_4_7=False b_4_8=False b_4_9=False b_4_10=False b_4_11=False b_4_12=False b_4_13=False b_4_14=False b_4_15=False b_4_16=False b_4_17=False b_4_18=False b_4_19=False b_4_20=False b_4_21=False b_4_22=False b_4_23=False b_4_24=False b_4_25=False b_4_26=False b_4=[b_4_1,b_4_2,b_4_3,b_4_4,b_4_5,b_4_6,b_4_7,b_4_8,b_4_9,b_4_10,b_4_11,b_4_12,b_4_13,b_4_14,b_4_15,b_4_16,b_4_17,b_4_18,b_4_19,b_4_20,b_4_21,b_4_22,b_4_23,b_4_24,b_4_25,b_4_26] for i in range(26): b_4[i]=b_3[arr_b_1[i]] # print(b_4) #b輪傳給a輪 a_3_1=False a_3_2=False a_3_3=False a_3_4=False a_3_5=False a_3_6=False a_3_7=False a_3_8=False a_3_9=False a_3_10=False a_3_11=False a_3_12=False a_3_13=False a_3_14=False a_3_15=False a_3_16=False a_3_17=False a_3_18=False a_3_19=False a_3_20=False a_3_21=False a_3_22=False a_3_23=False a_3_24=False a_3_25=False a_3_26=False a_3=[a_3_1,a_3_2,a_3_3,a_3_4,a_3_5,a_3_6,a_3_7,a_3_8,a_3_9,a_3_10,a_3_11,a_3_12,a_3_13,a_3_14,a_3_15,a_3_16,a_3_17,a_3_18,a_3_19,a_3_20,a_3_21,a_3_22,a_3_23,a_3_24,a_3_25,a_3_26] for i in range(26): # global num_zz_2 a_3[i]=b_4[-(num_zz_2)+i]#左側(cè)有26個(gè)觸點(diǎn) # print(a_3) #a號(hào)轉(zhuǎn)輪反向傳播 a_4_1=False a_4_2=False a_4_3=False a_4_4=False a_4_5=False a_4_6=False a_4_7=False a_4_8=False a_4_9=False a_4_10=False a_4_11=False a_4_12=False a_4_13=False a_4_14=False a_4_15=False a_4_16=False a_4_17=False a_4_18=False a_4_19=False a_4_20=False a_4_21=False a_4_22=False a_4_23=False a_4_24=False a_4_25=False a_4_26=False a_4=[a_4_1,a_4_2,a_4_3,a_4_4,a_4_5,a_4_6,a_4_7,a_4_8,a_4_9,a_4_10,a_4_11,a_4_12,a_4_13,a_4_14,a_4_15,a_4_16,a_4_17,a_4_18,a_4_19,a_4_20,a_4_21,a_4_22,a_4_23,a_4_24,a_4_25,a_4_26] for i in range(26): a_4[i]=a_3[arr_a_1[i]] # print(a_4) #a輪傳回 z_3_1=False z_3_2=False z_3_3=False z_3_4=False z_3_5=False z_3_6=False z_3_7=False z_3_8=False z_3_9=False z_3_10=False z_3_11=False z_3_12=False z_3_13=False z_3_14=False z_3_15=False z_3_16=False z_3_17=False z_3_18=False z_3_19=False z_3_20=False z_3_21=False z_3_22=False z_3_23=False z_3_24=False z_3_25=False z_3_26=False z_3=[z_3_1,z_3_2,z_3_3,z_3_4,z_3_5,z_3_6,z_3_7,z_3_8,z_3_9,z_3_10,z_3_11,z_3_12,z_3_13,z_3_14,z_3_15,z_3_16,z_3_17,z_3_18,z_3_19,z_3_20,z_3_21,z_3_22,z_3_23,z_3_24,z_3_25,z_3_26] for i in range(26): # global num_zz_1 z_3[i]=a_4[-(num_zz_1)+i] # print(z_3) for i in range(26): if z_3[i]==True: return(chr(i+97)) if __name__ == '__main__': main()
簡單解釋一下代碼,大體思路是用boolean類型的列表來表示每組26個(gè)觸頭的有電無電情況,在復(fù)現(xiàn)過程中用到了后來圖靈在破解enigma機(jī)的時(shí)候用到的一種思想:將兩個(gè)接線情況完全對稱的enigma機(jī)并排放置。其中對True傳遞的處理方法和反射板的模擬方法是本人較為滿意的地方。
反射過程中,有一個(gè)較有意思的東西。上圖:
以四個(gè)觸點(diǎn)為例,在正向傳播時(shí),我們以左面觸點(diǎn)為基準(zhǔn),讀取右面觸點(diǎn)的序號(hào)為3 4 1 2,在反向傳播時(shí),我們以右面觸點(diǎn)為基準(zhǔn),讀取左面觸點(diǎn)序號(hào)為2 4 1 3。如何根據(jù)3412來構(gòu)建出2413是一個(gè)關(guān)鍵。筆者的一個(gè)朋友提供了一個(gè)很好的思路。假設(shè)3412儲(chǔ)存在列表A中,對列表A進(jìn)行從小到大的排序,儲(chǔ)存在列表B中。將列表B中每一個(gè)元素在列表A中的下標(biāo)記錄到列表C中,列表C即為我們所求。
之后仿照正向傳播,進(jìn)行反向傳播即可。
說一下代碼的使用方法吧,在源碼同一目錄下建立一個(gè)名為enigma_code_book.txt文件,用于粗存enigma機(jī)型號(hào),三個(gè)轉(zhuǎn)輪和一個(gè)反射板的接線方式。
點(diǎn)擊運(yùn)行代碼,隨便輸入由3組分別3個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字組成的enigma機(jī)批次號(hào),如:123-456-789,點(diǎn)回車。此時(shí)程序會(huì)自動(dòng)生成該批次號(hào)enigma機(jī)的接線方法。如果曾經(jīng)使用過該批次enigma機(jī),則在enigma_code_book中自動(dòng)找到所需的接線方式。
再輸入初始轉(zhuǎn)輪位置,要求為三個(gè)小寫英文字母,中間由逗號(hào)隔開,如:a,b,c?;剀?,再輸入所需加密的明文內(nèi)容,回車,即可生成密文。
如果想進(jìn)行解密,則要求輸入同一批次號(hào),同一初始轉(zhuǎn)子位置,輸入密文,則可解密出明文。
需要注意的是,這里仿照歷史中enigma機(jī),只做了26個(gè)小寫英文字母的加密,而沒有數(shù)字,大寫英文字母以及標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等的加密。因?yàn)檫@些只是在其基礎(chǔ)上根據(jù)應(yīng)用需求不同做的一些添磚加瓦的工作。筆者也同時(shí)考慮到,如果想加密漢語,可以首先將enigma機(jī)擴(kuò)充進(jìn)大寫字母和阿拉伯?dāng)?shù)字,再結(jié)合base64的值即可。
到此,關(guān)于“怎么用Python復(fù)現(xiàn)二戰(zhàn)德軍enigma密碼機(jī)”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了,希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí),快去試試吧!若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí),請繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站,小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章!
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