2_LFSR流密码

Posted 2021-06-18 H3rmesk1t

实验目的

编程实现简单地线性反馈移位寄存器，理解其工作原理，掌握流密码的算法结构和加解密过程

实验环境

PyCharm

实验要求

利用Python语言实现LFSR；通过不同初始状态生成相应序列，观察其周期特点；利用生成的序列对文本进行加密和解密运算；完成实验报告

实验内容

给定的LFSR结构如图，程序完成功能：

（1）由给定的初始状态序列生成密钥序列
（2）选择进行文件加密还是解密
（3）如果选择文件加密，则从in.txt中读取明文，用密钥流序列进行加密，密文保存于out.txt中；如果选择文件解密，则从out.txt中读取密文，用密钥流序列进行解密，密文保存于in.txt中

实验代码

# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2021/5/10 23:22
# @Author  : H3rmesk1t
# @FileName: LFSR密码.py
# @Software: PyCharm
# @Blog    ：https://blog.csdn.net/LYJ20010728/
# 读入明文
import numpy as np
# 采用随机数种子，确保随机密钥一致
np.random.seed(209)

# 明文读取
def getFile():
    with open('LFSR密码_In.txt', 'r', encoding='utf-8') as file_object:
        content = file_object.read()
    print('明文读取成功！')
    return content

# 密文保存
def saveFile(ResultString, key):
    filename = 'write_data.txt'
    with open('LFSR密码_Out.txt', 'w', encoding='utf-8') as file_object:
        file_object.write(ResultString + '\\n')
        file_object.write(str(key))
    print('密文以及密钥保存成功！')

# 产生随机密钥
def getKey():
    key = list(np.random.randint(0, 2, 5))
    print(f"初始密钥为：{key}")
    for i in range(5,31):
        temp = (key[i-2] + key[i-5]) % 2
        key.append(temp)
    print(f"变换后得到的加解密所用密钥：{key}")
    return key

# LFSR加密
def encodeOfLSFR(content, key):
    m = 0
    encodeResult = []
    for i in content:
        sum = 0
        n = 0
        for j in range(8):
            n = j
            sum += pow(2, 7 - n) * key[(m + n) % 31]
        if (m + n > 32):
            m = (m + n - 1) % 31 + 1
        else:
            m = m + 8
        encodeResult.append(chr(ord(i) ^ sum))
    encodeResultString = ''.join(encodeResult)
    print(f'加密前的内容为：{content}')
    print(f"加密后的内容为：{encodeResultString}")
    saveFile(encodeResultString, key=key)

# LFSR解密
def decodeOfLSFR(content, key):
    m = 0
    decodeResult = []
    for i in content:
        sum = 0
        n = 0
        for j in range(8):
            n = j
            sum += pow(2, 7 - n) * key[(m + n) % 31]
        if (m + n > 32):
            m = (m + n - 1) % 31 + 1
        else:
            m = m + 8
        decodeResult.append(chr(ord(i) ^ sum))
    decodeResultString = ''.join(decodeResult)
    print(f"解密前的内容为：{content}")
    print(f"解密后的内容为：{decodeResultString}")
    saveFile(decodeResultString, key=key)

if __name__ == '__main__':
    # 操作方式选择
    wayOfChoice = eval(input("请选择操作方式：1-加密 2-解密\\n"))
    key = getKey()
    if wayOfChoice == 1:
        encodeOfLSFR(content=getFile(), key=key)
    elif wayOfChoice == 2:
        decodeOfLSFR(content=getFile(), key=key)