Playfair解密加密算法

Playfair密碼加密解密算法背景：在現(xiàn)實(shí)世界里密碼是隨處可見(jiàn)的。最常見(jiàn)的就是我們使用的各種軟件，大都需要密碼驗(yàn)證。然而在生活中，鎖的應(yīng)用也是一種密碼的體現(xiàn)。對(duì)于密碼的廣泛使用，促使我們對(duì)密碼學(xué)有了全新的認(rèn)識(shí)。同時(shí)密碼學(xué)也逐漸形成了一門(mén)非常有用的學(xué)科。數(shù)據(jù)摘要是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上信息安全的重要手段，而數(shù)據(jù)摘要又是密碼學(xué)中占有非常重要的地位。在數(shù)據(jù)摘要的算法中哈希函數(shù)又是關(guān)鍵。密碼學(xué)是研究編制和密碼破解的技術(shù)科學(xué)，它的客觀變化規(guī)律應(yīng)用于編制密碼以保守通信秘密的，稱為編碼學(xué)；應(yīng)用于破譯密碼以獲取通信情報(bào)的，稱為破譯學(xué)，總稱為密碼學(xué)。它是在編碼和破譯的斗爭(zhēng)中發(fā)展起來(lái)的，并隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用已成為一門(mén)綜合性的尖端技術(shù)科學(xué)。它與語(yǔ)言學(xué)、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、聲學(xué)、信息論、計(jì)算機(jī)科學(xué)有著廣泛而密切的聯(lián)系。本次課程設(shè)計(jì)是就其中的一種加密解密算法—Playfair加密解密算法進(jìn)行研究。在這里我們應(yīng)用Playfair加密解密算法對(duì)字符串進(jìn)行加密和解密的過(guò)程。同時(shí)需要我們輸入密鑰，以及轉(zhuǎn)換字符來(lái)進(jìn)行加密。通過(guò)這個(gè)例子加深我們對(duì)Playfair加密解密算法進(jìn)行更深的理解。緒論密碼學(xué)作為保護(hù)信息的手段，經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展時(shí)期。它最早應(yīng)用在軍事和外交領(lǐng)域，隨著科技的發(fā)展而逐漸進(jìn)入人們的生活中。在手工階段，人們只需通過(guò)紙和筆對(duì)字符進(jìn)行加密。密碼學(xué)的歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，人類(lèi)對(duì)密碼的使用可以追溯到古巴比倫時(shí)代。下圖的Phaistos圓盤(pán)是一種直徑約為160mm的粘土圓盤(pán)，它始于公元前17世紀(jì)，表面有明顯字間空格的字母。近年有研究學(xué)家認(rèn)為它記錄著某種古代天文歷法，但真相仍是個(gè)迷。隨著工業(yè)革命的興起，密碼學(xué)也進(jìn)入了機(jī)器時(shí)代、電子時(shí)代。與人手操作相比電子密碼機(jī)使用了更優(yōu)秀復(fù)雜的加密手段，同時(shí)也擁有更高的加密解密效率。其中最具有代表性的就是下圖所示的ENIGMA。ENIGMA是德國(guó)在1919年發(fā)明的一種加密電子器，它被證明是有史以來(lái)最可靠的加密系統(tǒng)之一。二戰(zhàn)期間它開(kāi)始被德軍大量用于鐵路、企業(yè)當(dāng)中，令德軍保密通訊技術(shù)處于領(lǐng)先地位。在這個(gè)時(shí)期雖然加密設(shè)備有了很大的進(jìn)步，但是密碼學(xué)的理論卻沒(méi)有多大的改變，加密的主要手段仍是--替代和換位。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使密碼進(jìn)行高度復(fù)雜運(yùn)算成為可能。直到1976年，為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和商業(yè)保密要求產(chǎn)生的公開(kāi)密鑰密碼理論，密碼學(xué)才在真正意義上取得了重大突破，進(jìn)入近代密碼學(xué)階段。近代密碼學(xué)改變了古典密碼學(xué)單一的加密手法，融入了大量的數(shù)論、幾何、代數(shù)等豐富知識(shí)，使密碼學(xué)得到更蓬勃的發(fā)展。到了現(xiàn)在，世界各國(guó)仍然對(duì)密碼的研究高度重視，已經(jīng)發(fā)展到了現(xiàn)代密碼學(xué)時(shí)期。密碼學(xué)已經(jīng)成為結(jié)合物理、量子力學(xué)、電子學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等多個(gè)專(zhuān)業(yè)的綜合科學(xué)，出現(xiàn)了如“量子密碼”、“混沌密碼”等先進(jìn)理論，在信息安全中起著十分重要的角色。Playfair密碼是多表代替密碼的經(jīng)典算法。Playfair密碼出現(xiàn)于1854年，由CharlesWheatstone發(fā)明，它將明文中的字母組合作為一個(gè)單元對(duì)待，并將這些單元轉(zhuǎn)換為密文雙字母組合。Playfair加密解密算法概述Playfair加密解密算法可以分為三步。構(gòu)造矩陣Playfair密碼基于一個(gè)5*5字母矩陣，該矩陣使用一個(gè)關(guān)鍵字（密鑰）來(lái)構(gòu)造，其構(gòu)造方法是：從左至右，從上至下依次填入關(guān)鍵詞的字母（去除重復(fù)的字母），然后再以字母表的順序依次填入其他字母。字母I和J被算為一個(gè)字母（即J被當(dāng)作I處理）。明文分組將明文字符串按兩個(gè)字母一組進(jìn)行分組，分組之后，如果相鄰兩個(gè)字母相同，則要在它們之間插入一個(gè)字符（事先約定的字母，如Q）；如果明文字母數(shù)為奇數(shù)，同樣要在明文的末端添加某個(gè)事先約定的字母作為填充。加密方法對(duì)每一對(duì)明文字母P1、P2的加密方法如下：若P1、P2在同一行時(shí)，則對(duì)應(yīng)的密文C1和C2分別是緊靠P1、P2右端的字母。其中第一列被視為在最后一列的右方（解密時(shí)相反）。若P1、P2在同一列時(shí)，則對(duì)應(yīng)的密文C1和C2分別是緊靠P1、P2下方的字母。其中第一行視為在最后一行的下方（解密時(shí)相反）。若P1、P2不在同一行，也不在同一列時(shí)，則C1和C2是由P1和P2確定的矩形的其他兩角的字母，并且C1和P1、C2和P2同行（解密時(shí)處理方法相同）。主要代碼塊分析PlayfairCode()方法：判斷輸入的明文是否為字符串。formatKey(Stringkey)方法：將密鑰進(jìn)行格式化。initKey(Stringkey)方法：根據(jù)所給的密鑰生成矩陣。formatData(Stringdata,Stringsign)方法：用標(biāo)志字符格式化明文。Encrypt(Stringkey,Stringdata,Stringsign)方法：根據(jù)所給的密鑰和標(biāo)志字符對(duì)明文進(jìn)行加密。Decrypt(Stringkey,Stringdata,Stringsign)方法：根據(jù)所給的密鑰和標(biāo)志字符對(duì)密文進(jìn)行解密。jbE.addActionListener(newActionListener()){}：監(jiān)視器方法，對(duì)點(diǎn)擊事件進(jìn)行監(jiān)視。Window()方法：用來(lái)構(gòu)造面板的方法。便于操作者進(jìn)行操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果Playfair加密解密算法的操作界面Playfair加密解密算法的加密操作Playfair加密解密算法的解密操作五、總結(jié)經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，讓我們了解了密碼學(xué)的深?yuàn)W。這也讓我們產(chǎn)生了對(duì)密碼學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。在這次的課題中我選擇了一個(gè)多表代替密碼——Playfair加密解密算法。一開(kāi)始我便選擇使用Java來(lái)進(jìn)行編程。這也讓我產(chǎn)生了不小的壓力。同時(shí)老師要求代碼的行數(shù)要不少于300行，這著實(shí)讓我捏了一把汗。因?yàn)?00行對(duì)我來(lái)說(shuō)不是一個(gè)小數(shù)目。同時(shí)這又是一個(gè)沒(méi)有接觸過(guò)的算法