单表代换密码go语言实现 单表置换密码实验报告

换位密码的举例举例:周期为e的换位将明文字母划分 。
换位密码就是一种早期的加密方法 , 与明文的字母保持相同,区别是顺序被打乱了 。
古典密码:
从远古到1949年香农发表《保密系统的通信理论》,这期间人类所使用的密码均称为古典密码,本文主要介绍三种古典密码,分别为置换密码,代换密码和轮换密码 。
置换密码(又称为换位密码):
是指明文中各字符的位置次序重新排列得到密文的一种密码体制 。
特点:保持明=文中所有的字符不变,只是利用置换打乱明文字符的位置和次序 。
置换定义:有限集X上的运算σ:X→X,σ是一个双射函数,那么称σ为一个置换 。
即任意x∈X,存在唯一的x’∈X,使得σ(x)=x’ 。
解密的时候会用到逆置换σ’,即任意x’∈X,存在唯一的x∈X,使得σ’(x’)=x且满足σσ’=I 。
对置换有了一个基本的认识之后我们来谈一下置换密码 , 置换密码有两种,一种为列置换密码,一种为周期置换密码 。
列置换密码:
列置换密码,顾名思义 , 按列换位并且按列读出明文序列得到密文,具体加密步骤如下:
将明文p以固定分组长度m按行写出nxm阶矩阵(若不m倍数,空余部分空格补充) 。
按(1,2,3…m)的置换σ交换列的位置,σ为密钥 。
把新得到的矩阵按列的顺序依次读出得到密文c 。
解密过程如下:
将密文c以固定的长度n按列写成nxm阶矩阵 。
按逆矩阵σ’交换列的位置 。
把矩阵按着行依次读出为明文 。
周期置换:
周期变换密码是将明文P按固定长度m分组,然后对每组的字符串按置换σ重新排列位置从而得到密文 。
周期排列与列排列思想是一致的,只不过列排列是以矩阵的形式整列换位置,而周期是在分组以后对每组分别变换 。懂得列排列就可以很容易地理解周期排列 。
代换密码(又称为替代密码):
就是讲明文中的每个字符替代成密文中的另一个字符,替代后的各个字母保持原来的位置,在对密文进行逆替换就可以恢复出明文 。
代换密码有分为单表代换密码和多表代换密码 。
单表代换密码我们分别介绍凯撒密码和仿射密码 。
凯撒密码:
凯撒密码依据凯撒密码代换表对26个英文字母进行替换 。
Go语言基础语法(一)本文介绍一些Go语言的基础语法 。
先来看一个简单的go语言代码:
go语言的注释方法:
代码执行结果:
下面来进一步介绍go的基础语法 。
go语言中格式化输出可以使用 fmt 和 log 这两个标准库单表代换密码go语言实现,
常用方法:
示例代码:
执行结果:
更多格式化方法可以访问中的fmt包 。
log包实现了简单的日志服务单表代换密码go语言实现 , 也提供了一些格式化输出的方法 。
执行结果:
下面来介绍一下go的数据类型
下表列出了go语言的数据类型:
int、float、bool、string、数组和struct属于值类型,这些类型的变量直接指向存在内存中的值;slice、map、chan、pointer等是引用类型,存储的是一个地址,这个地址存储最终的值 。
常量是在程序编译时就确定下来的值,程序运行时无法改变 。
执行结果:
执行结果:
Go 语言的运算符主要包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、赋值运算符以及指针相关运算符 。
算术运算符:
关系运算符:
逻辑运算符:
位运算符:
赋值运算符:
指针相关运算符:
下面介绍一下go语言中的if语句和switch语句 。另外还有一种控制语句叫select语句,通常与通道联用 , 这里不做介绍 。
if语法格式如下:
if ... else :
else if:
示例代码:
语法格式:
另外,添加 fallthrough 会强制执行后面的 case 语句,不管下一条case语句是否为true 。
示例代码:
执行结果:
下面介绍几种循环语句:
执行结果:
执行结果:
也可以通过标记退出循环:
--THE END--
Go语言HTTPServer开发的六种实现学完了 net/http 和 fasthttp 两个HTTP协议接口单表代换密码go语言实现的客户端实现,接下来就要开始Server单表代换密码go语言实现的开发,不学不知道一学吓一跳 , 居然这两个库还支持Server的开发 , 太方便了 。
相比于Java的HTTPServer开发基本上都是使用Spring或者Springboot框架,总是要配置各种配置类,各种 handle 对象 。Golang的Server开发显得非常简单,就是因为特别简单,或者说没有形成特别统一的规范或者框架,我发现了很多实现方式,HTTP协议基于还是 net/http 和 fasthttp,但是 handle 语法就多种多样了 。
先复习一下单表代换密码go语言实现: Golang语言HTTP客户端实践 、 Golang fasthttp实践。
在Golang语言方面,实现某个功能的库可能会比较多 , 有机会还是要多跟同行交流,指不定就发现了更好用的库 。下面我分享我学到的六种Server开发的实现Demo 。
基于 net/http 实现,这是一种比较基础的,对于接口和 handle 映射关系处理并不优雅,不推荐使用 。
第二种也是基于 net/http ,这种编写语法可以很好地解决第一种的问题,handle和path有了类似配置的语法,可读性提高了很多 。
第三个基于 net/http 和 github.com/labstack/echo,后者主要提供了 Echo 对象用来处理各类配置包括接口和handle映射,功能很丰富,可读性最佳 。
第四种依然基于 net/http 实现,引入了 github.com/gin-gonic/gin 的路由,看起来接口和 handle 映射关系比较明晰了 。
第五种基于 fasthttp 开发,使用都是 fasthttp 提供的API,可读性尚可,handle配置倒是更像Java了 。
第六种依然基于 fasthttp ,用到了 github.com/buaazp/fasthttprouter,有点奇怪两个居然不在一个GitHub仓库里 。使用语法跟第三种方式有点类似,比较有条理,有利于阅读 。
go语言实现一个简单的简单网关网关=反向代理 负载均衡 各种策略,技术实现也有多种多样,有基于 nginx 使用 lua 的实现,比如 openresty、kong;也有基于 zuul 的通用网关;还有就是 golang 的网关,比如 tyk 。
这篇文章主要是讲如何基于 golang 实现一个简单的网关 。
转自: troy.wang/docs/golang/posts/golang-gateway/
整理:go语言钟文文档:
启动两个后端 web 服务(代码)
这里使用命令行工具进行测试
具体代码
直接使用基础库 httputil 提供的NewSingleHostReverseProxy即可,返回的reverseProxy对象实现了serveHttp方法,因此可以直接作为 handler 。
具体代码
director中定义回调函数,入参为*http.Request , 决定如何构造向后端的请求,比如 host 是否向后传递,是否进行 url 重写,对于 header 的处理,后端 target 的选择等,都可以在这里完成 。
director在这里具体做了:
modifyResponse中定义回调函数 , 入参为*http.Response,用于修改响应的信息,比如响应的 Body , 响应的 Header 等信息 。
最终依旧是返回一个ReverseProxy,然后将这个对象作为 handler 传入即可 。
参考 2.2 中的NewSingleHostReverseProxy,只需要实现一个类似的、支持多 targets 的方法即可,具体实现见后面 。
作为一个网关服务,在上面 2.3 的基础上,需要支持必要的负载均衡策略,比如:
随便 random 一个整数作为索引,然后取对应的地址即可 , 实现比较简单 。
具体代码
使用curIndex进行累加计数,一旦超过 rss 数组的长度,则重置 。
具体代码
轮询带权重,如果使用计数递减的方式,如果权重是5,1,1那么后端 rs 依次为a,a,a,a,a,b,c,a,a,a,a…,其中 a 后端会瞬间压力过大;参考 nginx 内部的加权轮询,或者应该称之为平滑加权轮询 , 思路是:
后端真实节点包含三个权重:
操作步骤:
具体代码
一致性 hash 算法,主要是用于分布式 cache 热点/命中问题;这里用于基于某 key 的 hash 值,路由到固定后端,但是只能是基本满足流量绑定,一旦后端目标节点故障,会自动平移到环上最近的那么个节点 。
实现:
具体代码
每一种不同的负载均衡算法,只需要实现添加以及获取的接口即可 。
然后使用工厂方法,根据传入的参数,决定使用哪种负载均衡策略 。
具体代码
作为网关,中间件必不可少,这类包括请求响应的模式,一般称作洋葱模式,每一层都是中间件,一层层进去,然后一层层出来 。
中间件的实现一般有两种 , 一种是使用数组,然后配合 index 计数;一种是链式调用 。
具体代码
Go语言设计与实现(上)基本设计思路:
类型转换、类型断言、动态派发 。iface,eface 。
反射对象具有的方法:
编译优化:
内部实现:
实现 Context 接口有以下几个类型(空实现就忽略了):
互斥锁的控制逻辑:
设计思路:
(以上为写被读阻塞 , 下面是读被写阻塞)
总结,读写锁的设计还是非常巧妙的:
设计思路:
WaitGroup 有三个暴露的函数:
部件:
设计思路:
结构:
Once 只暴露了一个方法:
实现:
三个关键点:
细节:
让多协程任务的开始执行时间可控(按顺序或归一) 。(Context 是控制结束时间)
设计思路: 通过一个锁和内置的 notifyList 队列实现,Wait() 会生成票据,并将等待协程信息加入链表中,等待控制协程中发送信号通知一个(Signal())或所有(Boardcast())等待者(内部实现是通过票据通知的)来控制协程解除阻塞 。
【单表代换密码go语言实现 单表置换密码实验报告】 暴露四个函数:
实现细节:
部件:
包: golang.org/x/sync/errgroup
作用:开启func() error函数签名的协程 , 在同 Group 下协程并发执行过程并收集首次 err 错误 。通过 Context 的传入,还可以控制在首次 err 出现时就终止组内各协程 。
设计思路:
结构:
暴露的方法:
实现细节:
注意问题:
包: "golang.org/x/sync/semaphore"
作用:排队借资源(如钱,有借有还)的一种场景 。此包相当于对底层信号量的一种暴露 。
设计思路:有一定数量的资源 Weight,每一个 waiter 携带一个 channel 和要借的数量 n 。通过队列排队执行借贷 。
结构:
暴露方法:
细节:
部件:
细节:
包: "golang.org/x/sync/singleflight"
作用:防击穿 。瞬时的相同请求只调用一次,response 被所有相同请求共享 。
设计思路:按请求的 key 分组(一个 *call 是一个组,用 map 映射存储组),每个组只进行一次访问,组内每个协程会获得对应结果的一个拷贝 。
结构:
逻辑:
细节:
部件:
如有错误 , 请批评指正 。
密码学(二)之代换密码 上一讲中单表代换密码go语言实现,我们讲移位密码其实是将字母表中的字母一一对应到各数字单表代换密码go语言实现,然后通过数字平移来进行加密 , 古典密码学中还有一种比较有名的加密方法,就是将明文中的字母表对应到一套密文的字母表 , 这种加密方法我们叫 代换密码(substiution cipher) 或叫 替换密码,下图就是一个简单的代换密码对应表
上面所说,代换密码其实就是将明文里的字母按照字母表替换成密文里的字母 , 还是举一个例子,假设现在有一个字符“welcome to china”,根据上面的密码替换表 , 将明文里面的每个字母依次换成对应的密文,如下:
这样就可以得到密文CXGHBEXQBHTJNW
代换密码的解密非常简单 , 只要将加密的替换表进行反向操作,这里不再操作
这里可以发现,代换密码主要是要建立起一套明文与密文之间的加密对应的替换关系,只要有这套密码替换表 , 加、解密就变得很容易
上一讲我们知道,移位密码其实是很好破解的,因为密钥总量一共就26位 , 只要我们试26次,就一定能试出一个正解的,那么代换密码是也可以通过穷举的方式来破解呢?
我们知道代换密码是把明文的26个字母随机对应密文的26个字母上 , 也就意味着明文中第一个字母a可以对应到密文中A,B,C,D…Z 26个字母中的任一个 , 以此类推,我们就可以计算出代换密码的密钥总数为:
像这种一种密码能够使用的所有密钥的集合,叫做 密钥空间(keyspace)
上面的密钥的量非常大 , 用穷举法来破译几乎是不可能的 。
使用穷举法不能破译,但并不能说明就是安全的,我们可以使用 频率分析 来破译代换密码,频率分析就是利用明文中的字母出现频率与密文中的字母的出现频率一致这一特性 ,
下面是【密码学原理与实践】书中的一个例子,可以参考一下
现假设有一段密文如下,现需将其解密出明文
这种密文的频率分析如下图:
根据 英文字母出现的频率 排序统计 , 一般的排序是这样的e,t,a,o,I,n,s,h,r,d,l,u,c,m,f,w,y,p,v,b,g,k,j,q,x,z 而且一般英语文章中出现频率最高的的字母是e,这一点基本不会错的 。
根据上图所示,字母Z出现的次数是20,远远高于其它密文字母 , 所以我们可以假设Z-e 。其它出现至少10余次的官方字母是C,D,F,J,M,R,Y,我们希望这些字母对应的是
e t a o l n s h r中的一个子集,
我们现在假设单表代换密码go语言实现了Z-e , 现注意一下形如-Z, Z-的两字母组,我们发现出现这种类型的最一般的两字母组是DZ和ZW,各都出现了4次;NZ和ZU出现3次,RZ HZ XZ FZ ZR ZV ZC ZD ZJ各出现2次;又因ZW出现4次,而WZ一次也未出现 , 同时W比许多其它字母出现的次娄少,所以我们可以假设W-d,又因为DZ出现4次而ZD出现2次,故可猜测D是{r,s,t}中的任一个 , 具体是哪个还不清楚 。
如上面猜测,Z-, D-d,再看看密文并注意到ZRW出现在密文的开始部分,RW后面也出现过,因为R在密文频繁地出现,而nd是一个常见的两字母组 , 所以我们可以假设R-n作为可能的情况,这样我们便有了如下的形式
接下来我们可以试试N-h,因为NZ是一个常见的两字组而ZN不是一个常见的两字母组,如果这个猜测是正确的,则明文ne-ndhe很可能说明C-a , 结合这些收市,我们又进一步有:
现在考虑出现次数高的密文字母M,由前面分析 , 密文段RNM密钥成nh-,这说明h-是一个词的开头,所以M很可能是一个元音,因为已经使用了a和e,所以猜测M-{i或o},因为ai是一个比ao出现次数更高的明文组 , 所以首先猜测M-I,这样就有:
下面需要确定明文o对应的密文,因为为是一个经常出现的字母,所以我们猜测相应的密文字母是D F J Y 中的一个 , Y似乎最有可能,否则将得到长元音 , 即从CFM或CJM中得到aoi,因此假设Y-o 。
剩下密文字母中三个最高频率的字母是D F J,我们猜测他们以某种次序解密成r s t,三字母NMD两次出现说明很可能D-s,对应的明文三字母组为his,HNCMF可能是chair的加密,说明F-r,H-c , 同时排除J-t,于是我们有了:
有了上面的提示,就很容易确定出明文 , 解密明文如下
【密码学原理与实践(第三版)】
【图解密码技术】
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