javascript實作playfair和hill密碼演算法_基礎知識

時至期末，補習資訊安全概論作業。恰巧遇古典密碼學演算法中的playfair演算法和hill演算法，用javascript語言實作起來是在有趣，邊查百度邊編碼，順便好好補習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寫，表中排列有25個字母。對於英文中的26個字母，去掉最常用的Z，構成密碼表。

實現思路：

1，編製密碼表

　　金鑰是一個單字或詞組，密碼表則是根據使用者所給的金鑰整理而出。若有重複字母，可將後面重複的字母去掉。　

如密鑰crazy dog，可編製成

C	O	H	M	T
R	G	我	N	你
一	B	J	P	V
Y	E	K	問	W
D	F	L	S	X

複製程式碼 程式碼如下:

/*
*    功能：編製密碼表
*
*    參數：金鑰（經過移除空格和大寫處理）
*
*    回：密碼表
*/
function createKey(keychars){
       //字母順序陣列
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'];
       //變數keychars取得字母在字母順序表中位置，刪除該字母
    for(var i = 0 ;i         var index = allChars.indexOf(keychars[i]);
        if (index > -1) {
            allChars.splice(index, 1);
        }
    }
       //將keychar中的字母插入字母表
    for(var i = keychars.length-1;i>=0;i--){
        allChars.unshift(keychars[i]);
    }
        //從第一列將keychars插入密碼表
    for(var i = 0 ; i         for(var j = 0; j             key[j][i] = allChars[i*5 j];
        }
    }
}   

考慮將keychars插入密碼表時需要移除重複字元和Z，設計演算法如下：

複製程式碼 程式碼如下:

/*
*    功能：去除字串中重複字母
*
*    參數：需要處理的字串
*
*    傳回：處理過的字串
*/
function removeDuplicate(str){
    var result = [],tempStr = "";
    var arr = str.split('');//把字串分割成陣列
        //arr.sort();//排序
        for(var i = 0; i             var repeatBack = true;//設計變數是為確保字串前部分不存在相同字符，因為以下演算法只能確保連在一起相同的字元
            for(var j = 0;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("");//將陣列轉換為字串
}

2，整理明文

　　將明文每兩個字母組成一對。如果成對後有兩個相同字母緊鄰或最後一個字母是單一的，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，使用者體驗不佳。

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，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後一列的右邊。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後一行的下方。
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（至於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
則密文為：kt yg wo ok gy nl hj of cm yg kg lm mb wf
將密文變成大寫，然後幾個字母一組排列。
如5個一組就是KTYGW OOKGY NLHJO FCMYG KGLMM BWF
 
4，解密
將密鑰填入5*5的矩陣中（去出重複字母和字母z），矩陣中其它未用到的字母按順序填在矩陣剩餘位置中，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寫，表中排列有25個字母。對於英文中的26個字母，去掉最常用的Z，構成密碼表。

實現思路：

1，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，隨機產生密匙

複製程式碼 程式碼如下:

/*
*    功能：隨機產生密鑰
*
*    回：密匙矩陣
*/
function randomCreateKey(){
    //隨機產生0到26的數字
    for(var i = 0;i         for(var j = 0;j             key[i][j] = Math.round(Math.random()*100&)
        }
    }
}

3，關鍵性代碼，根據自動產生的密匙，明文處理：

複製程式碼 程式碼如下:

/*
*    功能：hill演算法
*
*    參數：長度是3的倍數的大寫數組
*   
*    回傳：加密後的字串
*/
function hill(p){
    //大寫字母密文
    var res = "";
        //制定總共需要對字串經行遍歷的次數
    var round = Math.round(p.length/3);
    //處理
    for(var b = 0;b         //明文3
            var temp3 ="";
        var tempArr3 = [];
        var sumArr3 = [];
        for(var i = 0;i             temp3 = p.shift();
            for(var j = 0;j                 if(temp3[i] == chars[j])
                    tempArr3[i] = j;
            }
        }
                //計算
        for(var i =0;i             for(var j = 0;j                 sumArr3[i] = (tempArr3[j]*key[i][j])&;
            }
        }
                //取得字元在字母表對應索引
        for(var i =0;i             res = chars[sumArr3[i]];
        }
    }
    return res;
};

 實現效果如圖：

以上演算法存在不足：

         1，以製程設計，耦合度高

         2，且過度巢狀循環，且演算法效率有待最佳化

         3，並在可能出現的情況考慮不周到，例如沒有對使用者輸入非字母字元時進行處理。

總結：

學了一段時間的資訊安全概論這門課，只能對資訊安全了解皮毛。資訊安全是一門很有趣的科目，平常遇到一些問題盡可能多思考，多動手，多運用。同時也要加強數學基礎積累，鞏固js基礎，拓寬知識面。這條路任重而道遠。