置换式密码加密与解密

什么是置换式密码？

置换式密码（Transposition Cipher）是一种经典的加密算法，它通过重新排列明文中字符的位置来实现加密，而不改变字符本身。与替换式密码不同，置换式密码并不改变明文中的字母，而是对字母的位置进行重新排列，因此，明文的字母在密文中保持相同，但顺序不同。

置换式密码的一个常见变体是列置换密码（Columnar Transposition Cipher），这种方法通常通过将明文写成多列形式，然后根据预先设定的秘钥对列进行重新排列来实现加密。

置换式密码如何加密？

置换式密码的加密过程如下：

1. 准备明文：首先，去除明文中的空格、标点符号等，确保只使用字母（根据需要，可以选择保留或忽略未知字符）。
2. 确定秘钥：秘钥是用来决定字母重新排列顺序的一个字符串（英文单词），通过将每个字母的字母顺序转换为数字，构建一个列的顺序。
3. 将明文填充为矩阵：将明文按列分组，填充矩阵。
4. 列重新排列：根据秘钥的字母顺序重新排列列，每一列会根据秘钥中字母的字母顺序进行排序。
5. 生成密文：重新排列后的矩阵会按列合并成密文。

示例

假设明文为 “HELLO WORLD”，秘钥为 “KEYWORD”。

1. 准备明文并填充矩阵：

秘钥是“KEYWORD”，表示要将明文分成 7 列，秘钥各个字母的顺序为：[3, 2, 7, 6, 4, 5, 1]，填充矩阵：

2. 根据秘钥顺序重新排列列：

3. 生成密文：

按列（纵向）读取密文，最终密文为：O ELHRO W L LD。

置换式密码如何解密？

置换式密码的解密过程是加密过程的反向操作，我们需要根据密钥的字母顺序，恢复加密时的字符位置，重新排列成原始明文。

1. 确定秘钥：如加密时一样，我们首先需要确定秘钥，并将其转换为字母顺序。
2. 恢复矩阵：将密文分配到矩阵中，列数与加密时相同；根据密文的长度与秘钥的列数，确定每列填充的字符。
3. 反向排列列：根据秘钥的字母顺序，我们需要按反向顺序排列列。
4. 恢复明文：将恢复的矩阵按行读取，得到原始的明文。

示例

假设我们已经得到了密文 “O ELHRO W L LD” 和秘钥 “KEYWORD”，现在我们需要解密。

1. 确定秘钥并构建字母顺序：

秘钥为 “KEYWORD”，字母顺序为：[3, 2, 7, 6, 4, 5, 1]。

2. 恢复矩阵：

将密文按照列数恢复矩阵：

3. 反向排列列：

根据秘钥的字母顺序 [3, 2, 7, 6, 4, 5, 1]，将表格反向顺序排列：

4. 恢复明文：

按行（横向）读取恢复后的矩阵，得到原始明文 “HELLOWORLD”。