javascript實現playfair和hill密碼算法

2019-11-20 13:47:49

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供稿：網友

時至期末，補習信息安全概論作業。恰巧遇古典密碼學算法中的playfair算法和hill算法，用javascript語言實現起來是在有趣，邊查百度邊編碼，順便好好補習一下javascript基礎。

playfair

Playfair密碼（英文：Playfair cipher 或 Playfair square）是一種替換密碼。依據一個5*5的正方形組成的密碼表來編寫，表中排列有25個字母。對于英語中的26個字母，去掉最常用的Z，構成密碼表。

實現思路：

1，編制密碼表

　　密鑰是一個單詞或詞組，密碼表則根據用戶所給出的密鑰整理而出。若有重復字母，可將后面重復的字母去掉?！?/p>

如密鑰crazy dog，可編制成

C	O	H	M	T
R	G	I	N	U
A	B	J	P	V
Y	E	K	Q	W
D	F	L	S	X

復制代碼代碼如下:

/*
*    功能：編制密碼表
*
*    參數：密鑰（經過去除空格和大寫處理）
*
*    返回：密碼表
*/
function createKey(keychars){
       //字母順序數組
    var allChars = ['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'];
       //變量keychars獲取字母在字母順序表中位置，刪除該字母
    for(var i = 0 ;i<keychars.length;i++){
        var index = allChars.indexOf(keychars[i]);
        if (index > -1) {
            allChars.splice(index, 1);
        }
    }
       //將keychar中的字母插入到字母表中
    for(var i = keychars.length-1;i>=0;i--){
        allChars.unshift(keychars[i]);
    }
        //從第一列將keychars插入至密碼表
    for(var i = 0 ; i<5 ; i++){
        for(var j = 0; j<5 ;j++){
            key[j][i] = allChars[i*5+j];
        }
    }
}    

考慮將keychars插入到密碼表時需要去除重復字符和Z，設計算法如下：

復制代碼代碼如下:

/*
*    功能：去除字符串中重復字母
*
*    參數：需要進行處理的字符串
*
*    返回：處理過的字符串
*/
function removeDuplicate(str){
    var result = [],tempStr = "";
    var arr = str.split('');//把字符串分割成數組
        //arr.sort();//排序
        for(var i = 0; i < arr.length; i++){
            var repeatBack = true;//設計變量是為確保字符串前部分不存在相同字符，因為以下算法只能確保連在一起相同的字符
            for(var j = 0;j<result.length ;j++){
                if(arr[i] == result[j])
                    repeatBack = false;
            }
            if(arr[i] !== tempStr && repeatBack){
                result.push(arr[i]);
                tempStr = arr[i];
            }else{
                continue;
            }
        }
        return result.join("");//將數組轉換為字符串
}

2，整理明文

　　將明文每兩個字母組成一對。如果成對后有兩個相同字母緊挨或最后一個字母是單個的，就插入一個字母X。初期編碼時考慮不周到，強硬地拒絕輸入字母個數為單數，用戶體驗不佳。

var k = document.getElementById("keychars").value.toUpperCase().replace(//s/ig,'');
對明文去除空格和轉換為大寫處理。

3，編寫密文

明文加密規則（出自百度）：

1 ）若p1 p2在同一行，對應密文c1 c2分別是緊靠p1 p2 右端的字母。其中第一列被看做是最后一列的右方。如，按照前表，ct對應oc
2 ）若p1 p2在同一列，對應密文c1 c2分別是緊靠p1 p2 下方的字母。其中第一行被看做是最后一行的下方。
3 ）若p1 p2不在同一行，不在同一列，則c1 c2是由p1 p2確定的矩形的其他兩角的字母（至于橫向替換還是縱向替換要事先約好，或自行嘗試）。如按照前表，wh對應tk或kt。

如，依照上表，明文where there is life,there is hope.
可先整理為wh er et he re is li fe th er ei sh op ex
然后密文為：kt yg wo ok gy nl hj of cm yg kg lm mb wf
將密文變成大寫，然后幾個字母一組排列。
如5個一組就是KTYGW OOKGY NLHJO FCMYG KGLMM BWF

4，解密
將密鑰填寫在一個5*5的矩陣中（去出重復字母和字母z），矩陣中其它未用到的字母按順序填在矩陣剩余位置中，根據替換矩陣由密文得到明文。反其道而行。

實現效果如圖：

hill

希爾密碼（Hill Password）是運用基本矩陣論原理的替換密碼。依據一個5*5的正方形組成的密碼表來編寫，表中排列有25個字母。對于英語中的26個字母，去掉最常用的Z，構成密碼表。

實現思路：

1，編寫字母表
var chars = ['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'];
2，隨機生成密匙

復制代碼代碼如下:

/*
*    功能：隨機生成密鑰
*
*    返回：密匙矩陣
*/
function randomCreateKey(){
    //隨機生成0到26的數字
    for(var i = 0;i<3;i++){
        for(var j = 0;j<3;j++){
            key[i][j] = Math.round(Math.random()*100%26)
        }
    }
}

3，關鍵性代碼，根據自動生成的密匙，對明文進行處理：

復制代碼代碼如下:

/*
*    功能：hill算法
*
*    參數：長度是3的倍數的大寫數組
*    
*    返回：加密后的字符串
*/
function hill(p){
    //大寫字母密文
    var res = "";
        //制定總共需要對字符串經行遍歷的次數
    var round = Math.round(p.length/3);
    //處理
    for(var b = 0;b<round;b++){
        //明文3
            var temp3 ="";
        var tempArr3 = [];
        var sumArr3 = [];
        for(var i = 0;i<3;i++){
            temp3 += p.shift();
            for(var j = 0;j<chars.length;j++){
                if(temp3[i] == chars[j])
                    tempArr3[i] = j;
            }
        }
                //計算
        for(var i =0;i<3;i++){
            for(var j = 0;j<3;j++){
                sumArr3[i] = (tempArr3[j]*key[i][j])%26;
            }
        }
                //獲取字符在字母表中對應索引
        for(var i =0;i<3;i++){
            res += chars[sumArr3[i]];
        }
    }
    return res;
}; 