密码学 - 简单替换密码的解密

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在上一章中，我们看到了简单替换密码的不同加密程序。现在我们将讨论解密方法，使用 Python、Java 和 C++ 使用简单替换密码解密给定的消息。

如您所知，解密是加密的反向过程，因此我们将反转我们在上一章中为加密创建的所有程序。

使用 Python 实现

我们可以使用以下方法实现简单替换密码的解密：

  • 使用指定的偏移量

  • 使用字典映射

  • 直接使用 ASCII 值

在接下来的部分中，我们将尝试详细描述这些方法中的每一种，以便您可以更好地理解 Python 密码学和简单替换密码解密。

方法 1：使用指定的偏移量

要为之前的加密程序创建解密函数，我们可以使用相同的方法，但反转偏移方向。以下函数通过以与原始偏移相反的方向移动密文中每个字母来反转加密过程。它的工作原理是减去偏移量而不是加上它。所以基本上我们在撤销加密。

以下是使用此方法在 Python 中实现解密过程：

示例

# function for decryption
def substitution_decrypt(encrypted_text, shift):
   decrypted_text = ""
   for char in encrypted_text:
      if char.isalpha():
         ascii_val = ord(char)
         if char.isupper():
            # Reverse the shift for uppercase letters
            shifted_ascii = ((ascii_val - 65 - shift) % 26) + 65
         else:
            # Reverse the shift for lowercase letters
            shifted_ascii = ((ascii_val - 97 - shift) % 26) + 97
         decrypted_char = chr(shifted_ascii)
         decrypted_text += decrypted_char
      else:
         decrypted_text += char
   return decrypted_text

# our cipher text
encrypted_text = "Mjqqt, jajwdtsj!"
shift = 5
decrypted_text = substitution_decrypt(encrypted_text, shift)
print("Cipher Text: ", encrypted_text)
print("Decrypted text:", decrypted_text)

以下是上述示例的输出：

输入/输出
Cipher Text:  Mjqqt, jajwdtsj!
Decrypted text: Hello, everyone!

方法 2：使用字典映射

在这里，我们将使用字典映射来实现简单替换密码解密。正如我们在上一章中使用字典映射来加密明文一样。现在我们将使用相同的技术，但反向。我们需要反转此映射。而不是将每个字母映射到下一个字母，我们将密文中每个字母映射回明文中的原始字母。

这需要创建一个反向字典，其中键是密文中的字符，值是明文中的相应字符。

以下是使用反向字典映射实现简单替换密码解密的 Python 代码：

# function for decryption
def substitution_decrypt(encrypted_text, key):
   # a reverse dictionary mapping for decryption
   reverse_mapping = {key[i]: chr(97 + i) for i in range(26)}
   # Decrypt the using reverse mapping
   decrypted_text = ''.join(reverse_mapping.get(char, char) for char in encrypted_text)
   return decrypted_text


# our cipher text
encrypted_text = "ifmmp, efbs gsjfoe!"
key = "bcdefghijklmnopqrstuvwxyza"  # Example substitution key
decrypted_text = substitution_decrypt(encrypted_text, key)
print("Cipher Text: ", encrypted_text)
print("Decrypted text:", decrypted_text)

以下是上述示例的输出：

输入/输出

Cipher Text:  ifmmp, efbs gsjfoe!
Decrypted text: hello, dear friend!

方法 3：直接使用 ASCII 值

ASCII 是一种字符编码标准，我们为字母、数字和其他字符分配数值。在加密过程中，明文的每个字母都会使用 ASCII 值偏移固定数量。现在我们必须解密，因此我们将通过从每个字符中减去相同的固定数量来反转偏移过程。

例如，如果我们正在解密偏移了 3 的“d”（ASCII 值 100），我们将减去 3 以返回到“a”（ASCII 值 97）。

因此，以下是使用 ASCII 值直接实现简单替换密码解密的 Python 代码：

# function for decryption
def substitution_decrypt(encrypted_text, shift):
   decrypted_text = ""
   for char in encrypted_text:
     if char.isalpha():
         # Use ASCII values directly to reverse the shift for decryption
         ascii_val = ord(char)
         shifted_ascii = ascii_val - shift
         if char.isupper():
            if shifted_ascii < 65:
               shifted_ascii += 26
            elif shifted_ascii > 90:
               shifted_ascii -= 26
         elif char.islower():
            if shifted_ascii < 97:
               shifted_ascii += 26
            elif shifted_ascii > 122:
               shifted_ascii -= 26
         decrypted_text += chr(shifted_ascii)
     else:
         decrypted_text += char
   return decrypted_text

# our cipher text
encrypted_text = "Khoor, pb ghdu froohdjxh!"
shift = 3
decrypted_text = substitution_decrypt(encrypted_text, shift)
print("Cipher Text: ", encrypted_text)
print("Decrypted text:", decrypted_text)

以下是上述示例的输出：

输入/输出

Cipher Text:  Khoor, pb ghdu froohdjxh!
Decrypted text: Hello, my dear colleague!

使用 Java 实现

在此示例中，我们将使用 Java 实现简单替换密码的解密。因此，我们将使用 Java 的 Hashmap 和 Map 库来实现此功能。decryptMessage() 方法的工作原理与加密方法类似，但在此我们将使用解密映射。它将每个加密的字母映射回字母表中的实际字母。我们将使用此方法解密我们在上一章中生成的密文并获取原始明文。

示例

因此，使用 Java 的 Hashmap 和 Map 库的实现如下：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class SSC {

   private static final String alphabet = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
   private static final String encrypted_alphabet = "bcdefghijklmnopqrstuvwxyza";
   private static final Map<Character, Character> encryptionMap = new HashMap<>();
   private static final Map<Character, Character> decryptionMap = new HashMap<>();

   static {
      for (int i = 0; i < alphabet.length(); i++) {
         encryptionMap.put(alphabet.charAt(i), encrypted_alphabet.charAt(i));
         decryptionMap.put(encrypted_alphabet.charAt(i), alphabet.charAt(i));
      }
   }

   public static String decryptMessage(String ciphertext) {
     StringBuilder plaintext = new StringBuilder();
     for (char c : ciphertext.toLowerCase().toCharArray()) {
         if (decryptionMap.containsKey(c)) {
            plaintext.append(decryptionMap.get(c));
         } else {
            plaintext.append(c);
         }
      }
      return plaintext.toString();
   }

   public static void main(String[] args) {
      String et = "ifmmp uvupsjbmtqpjou";
      System.out.println("The Encrypted text: " + et);

      String dt = decryptMessage(et);
      System.out.println("The Decrypted text: " + dt);
   }
}

以下是上述示例的输出：

输入/输出

The Encrypted text: ifmmp uvupsjbmtqpjou
The Decrypted text: hello tutorialspoint

使用 C++ 实现

现在我们将使用 C++ 来实现简单替换密码的解密过程。因此，我们将反转我们在上一章中讨论过的加密过程。因此，在此我们使用 C++ 的“unordered_map”容器。它用于将每个加密的字母映射回字母表中的实际形式。我们将使用此方法解密密文并获取明文消息。

示例

请参阅以下 C++ 编程语言中简单替换密码解密函数的代码：

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <string>

using namespace std;

class SSC {
private:
   const string alphabet = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
   const string encrypted_alphabet = "bcdefghijklmnopqrstuvwxyza";
   unordered_map<char, char> encryptionMap;
   unordered_map<char, char> decryptionMap;

public:
   SSC() {
      for (int i = 0; i < alphabet.length(); i++) {
         encryptionMap[alphabet[i]] = encrypted_alphabet[i];
         decryptionMap[encrypted_alphabet[i]] = alphabet[i];
      }
   }

   string decryptMessage(string ciphertext) {
      string plaintext = "";
      for (char c : ciphertext) {
         if (decryptionMap.find(tolower(c)) != decryptionMap.end()) {
            plaintext += decryptionMap[tolower(c)];
         } else {
            plaintext += c;
         }
      }
      return plaintext;
   }
};

int main() {
   SSC cipher;
   string et = "ifmmp uifsf ipx bsf zpv!";
   cout << "The Encrypted text: " << et << endl;
   string dt = cipher.decryptMessage(et);
   cout << "The Decrypted text: " << dt << endl;

   return 0;
}

以下是上述示例的输出：

输入/输出

The Encrypted text: ifmmp uifsf ipx bsf zpv!
The Decrypted text: hello there how are you!

总结

本章介绍了在 Python、Java 和 C++ 中解密简单替换密码的不同方法。我们已经看到了使用指定偏移量、字典映射、直接使用 ASCII 值以及通过映射的方法。这些方法解释了使用简单替换密码解密加密文本的不同方法，这些方法提供了使用不同编程语言的灵活性。

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