置換式密碼加密與解密

什麼是置換式密碼？

置換式密碼（Transposition Cipher）是一種經典的加密算法，它通過重新排列明文中字元的位置來實現加密，而不改變字元本身。與替換式密碼不同，置換式密碼並不改變明文中的字母，而是對字母的位置進行重新排列，因此，明文的字母在密文中保持相同，但順序不同。

置換式密碼的一個常見變體是列置換密碼（Columnar Transposition Cipher），這種方法通常通過將明文寫成多列形式，然後根據預先設定的祕鑰對列進行重新排列來實現加密。

置換式密碼如何加密？

置換式密碼的加密過程如下：

1. 準備明文：首先，去除明文中的空格、標點符號等，確保只使用字母（根據需要，可以選擇保留或忽略未知字元）。
2. 確定祕鑰：祕鑰是用來決定字母重新排列順序的一個字串（英文單字），通過將每個字母的字母順序轉換為數字，構建一個列的順序。
3. 將明文填充為矩陣：將明文按列分組，填充矩陣。
4. 列重新排列：根據祕鑰的字母順序重新排列列，每一列會根據祕鑰中字母的字母順序進行排序。
5. 生成密文：重新排列後的矩陣會按列合併成密文。

示例

假設明文為 “HELLO WORLD”，祕鑰為 “KEYWORD”。

1. 準備明文並填充矩陣：

祕鑰是“KEYWORD”，表示要將明文分成 7 列，祕鑰各個字母的順序為：[3, 2, 7, 6, 4, 5, 1]，填充矩陣：

2. 根據祕鑰順序重新排列列：

3. 生成密文：

按列（縱向）讀取密文，最終密文為：O ELHRO W L LD。

置換式密碼如何解密？

置換式密碼的解密過程是加密過程的反向操作，我們需要根據密鑰的字母順序，恢復加密時的字元位置，重新排列成原始明文。

1. 確定祕鑰：如加密時一樣，我們首先需要確定祕鑰，並將其轉換為字母順序。
2. 恢復矩陣：將密文分配到矩陣中，列數與加密時相同；根據密文的長度與祕鑰的列數，確定每列填充的字元。
3. 反向排列列：根據祕鑰的字母順序，我們需要按反向順序排列列。
4. 恢復明文：將恢復的矩陣按行讀取，得到原始的明文。

示例

假設我們已經得到了密文 “O ELHRO W L LD” 和祕鑰 “KEYWORD”，現在我們需要解密。

1. 確定祕鑰並構建字母順序：

祕鑰為“KEYWORD”，字母順序為：[3, 2, 7, 6, 4, 5, 1]。

2. 恢復矩陣：

將密文按照列數恢復矩陣：

3. 反向排列列：

根據祕鑰的字母順序 [3, 2, 7, 6, 4, 5, 1]，將表格反向順序排列：

4. 恢復明文：

按行（橫向）讀取恢復後的矩陣，得到原始明文“HELLOWORLD”。