带你解锁编码新世界！随波逐流CTF编码工具使用教程108 自动密钥（Autokey）密码

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密文：

解密结果：ILOVESBZL

自动密钥密码（Autokey Cipher）是一种古典密码学中的多字母表替换密码，它通过结合密钥和明文本身来生成一个更长的密钥序列，从而提高密码的安全性。自动密钥密码的设计初衷是为了克服传统多字母表密码（如维吉尼亚密码）中密钥较短或重复使用密钥的弱点。以下是关于自动密钥密码的详细介绍：

工作原理

自动密钥密码的核心思想是将密钥与明文的一部分结合，生成一个更长的“自动密钥”，然后使用这个自动密钥对整个明文进行加密。这种方法使得密钥的长度与明文长度相同，从而提高了加密的复杂性。

加密过程

选择密钥：密钥是一个字符串，通常由字母组成。例如，密钥为“KEY”。

生成自动密钥：将密钥与明文的前几个字母拼接起来，形成一个更长的密钥序列。例如，明文为“HELLO”，密钥为“KEY”，则自动密钥为“KEYHEL”。

字母替换：使用生成的自动密钥对明文进行加密。具体来说，明文字母与自动密钥中的对应字母在字母表中相减，得到密文字母。例如：

H（第7位）与K（第10位）相减，结果为第23位，对应字母X。

E（第4位）与E（第4位）相减，结果为第0位，对应字母A。

L（第11位）与Y（第24位）相减，结果为第13位，对应字母N。

L（第11位）与H（第7位）相减，结果为第18位，对应字母S。

O（第14位）与E（第4位）相减，结果为第10位，对应字母K。

因此，加密后的密文为“XANSK”。

解密过程

解密过程与加密过程类似，但需要逐步恢复明文。由于自动密钥中包含明文的一部分，解密时可以逐步推导出明文：

使用密钥对密文的第一个字母进行解密，得到明文的第一个字母。

将解密得到的明文字母拼接到密钥后面，形成新的自动密钥。

使用新的自动密钥对下一个密文字母进行解密，重复上述步骤，直到解密完整个密文。

特点

动态密钥生成：自动密钥密码通过将密钥与明文的一部分结合，生成一个动态的、与明文长度相同的密钥序列。这种方法使得密钥的长度和复杂性大大增加。

安全性较高：由于密钥长度与明文长度相同，且密钥中包含明文的一部分，自动密钥密码比传统的维吉尼亚密码更难以破解。

解密复杂性：解密过程需要逐步推导明文，这增加了解密的复杂性，但也提高了密码的安全性。

应用场景

自动密钥密码在现代密码学中已不再被广泛使用，但在密码学的历史上具有重要地位。它在一些特定的场景中仍然具有一定的应用价值，例如：

密码学竞赛（CTFs）：自动密钥密码常被用于密码学竞赛题目中，考验参赛者的密码分析能力。

历史密码学研究：自动密钥密码是古典密码学中的一个重要分支，研究其加密和解密方法有助于理解密码学的发展历程。

Python实现

def autokey_encrypt(plaintext, key):

    """

    自动密钥密码加密函数

    :param plaintext: 明文字符串

    :param key: 密钥字符串

    :return: 加密后的密文字符串

    """

    ciphertext = []

    key = key.upper()  # 将密钥转换为大写

    key_length = len(key)

    extended_key = key  # 初始化扩展密钥为初始密钥

    for i, char in enumerate(plaintext.upper()):

        if char.isalpha():  # 只处理字母字符

            if i >= key_length:  # 如果超出初始密钥长度，使用明文作为扩展密钥

                extended_key += char

            key_char = extended_key[i]  # 获取扩展密钥中的对应字符

            shift = ord(key_char) - ord('A')  # 计算偏移量

            if char.isupper():

                encrypted_char = chr((ord(char) - ord('A') - shift) % 26 + ord('A'))

            elif char.islower():

                encrypted_char = chr((ord(char) - ord('a') - shift) % 26 + ord('a'))

            ciphertext.append(encrypted_char)

        else:

            ciphertext.append(char)  # 非字母字符保持不变

    return ''.join(ciphertext)

def autokey_decrypt(ciphertext, key):

    """

    自动密钥密码解密函数

    :param ciphertext: 密文字符串

    :param key: 密钥字符串

    :return: 解密后的明文字符串

    """

    plaintext = []

    key = key.upper()  # 将密钥转换为大写

    key_length = len(key)

    extended_key = key  # 初始化扩展密钥为初始密钥

    for i, char in enumerate(ciphertext.upper()):

        if char.isalpha():  # 只处理字母字符

            key_char = extended_key[i]  # 获取扩展密钥中的对应字符

            shift = ord(key_char) - ord('A')  # 计算偏移量

            if char.isupper():

                decrypted_char = chr((ord(char) - ord('A') + shift) % 26 + ord('A'))

            elif char.islower():

                decrypted_char = chr((ord(char) - ord('a') + shift) % 26 + ord('a'))

            plaintext.append(decrypted_char)

            if i >= key_length:  # 如果超出初始密钥长度，将解密得到的明文拼接到扩展密钥

                extended_key += decrypted_char

        else:

            plaintext.append(char)  # 非字母字符保持不变

    return ''.join(plaintext)

# 示例使用

if __name__ == "__main__":

    # 输入明文和密钥

    plaintext = "HELLO"

    key = "KEY"

    # 加密

    ciphertext = autokey_encrypt(plaintext, key)

    print(f"加密后的密文: {ciphertext}")

    # 解密

    decrypted_text = autokey_decrypt(ciphertext, key)

    print(f"解密后的明文: {decrypted_text}")

示例输出

假设输入的明文是 "HELLO"，密钥是 "KEY"，运行程序后输出如下：

复制

加密后的密文: XANSK

解密后的明文: HELLO

总结

自动密钥密码是一种通过动态生成密钥来提高安全性的古典密码学加密方法。它的加密和解密过程相对复杂，但安全性较高。尽管在现代密码学中已被更先进的加密技术所取代，但自动密钥密码在密码学的历史上仍然具有重要的研究价值。