Python密码学编程_Python教程

内容简介：
本书主要介绍了加密算法，同时从Python编程的角度来引导读者将加密算法更好地实现。书中不仅讲述了详细的算法理论，还附以详细的代码示例帮助读者更好地学习算法，并最终实现加密算法。除此之外，书中还提供了相应的源码下载资源，能够让读者获取到最完整真实的代码示例，帮助读者更好地进行后续的开发和学习。

作者简介：
Al Sweigart是加利福尼亚州旧金山的一名软件开
发者。他很喜欢骑自行车、当志愿者、泡咖啡吧以
及开发有用的软件。他编写了《Python游戏编程
快速上手》《Python和Pygame游戏开发指南》
《Python密码学编程》《Python编程快速上手——让繁琐工作自
动化》等图书，深受读者欢迎。他生于德克萨斯的休斯顿。他在德
克萨斯大学Austin分校读完了计算机科学学位。

资源目录：
第1章　制作纸质加密工具　1
1.1　密码学是什么　1
1.2　代码与加密法　2
1.3　制作纸质加密轮盘　2
1.4　虚拟加密轮盘　4
1.5　如何使用加密轮盘加密　4
1.6　如何使用加密轮盘解密　5
1.7　另一个加密法工具：St. Cyr滑条　6
1.8　A组练习　6
1.9　不用纸质工具做加密　7
1.10　B组练习　9
1.11　双重强度加密　9
1.12　通过计算机编程进行加密　9
第2章　Pygame基础知识　11
2.1　下载和安装Python　11
2.1.1　Windows安装步骤　11
2.1.2　OS X安装步骤　12
2.1.3　Ubuntu和Linux安装步骤　12
2.2　下载pyperclip.py　12
2.3　启动IDLE　12
2.4　特色程序　13
2.5　行号和空格　14
2.6　本书的文本换行　14
2.7　在线跟踪程序　15
2.8　使用在线比较工具检查输入的
代码　15
2.9　复制粘贴文本　15
2.10　更多信息链接　15
2.11　编程和密码学　16
第3章　Interactive Shell　20
3.1　一些简单的数学知识　20
3.2　整数和浮点数　21
3.3　表达式　21
3.4　运算符顺序　22
3.5　计算表达式　22
3.6　错误是可以接受的　22
3.7　A组练习　23
3.8　每个值都有一个数据类型　23
3.9　通过赋值语句把值存到变量里　23
3.10　重写变量　24
3.11　使用多个变量　25
3.12　变量名　26
3.13　驼峰式大小写　26
3.14　B组练习　26
3.15　总结——那我们什么时候开始
破译　26
第4章　字符串和写程序　28
4.1　字符串　28
4.2　使用+运算符的字符串连接　29
4.3　使用*运算符的字符串复制　30
4.4　使用print()函数输出值　30
4.5　转义字符　31
4.6　引号和双引号　32
4.7　A组练习　32
4.8　索引操作　33
4.9　负索引　33
4.10　分片操作　34
4.11　空分片索引　35
4.12　B组练习　35
4.13　在IDLE的文件编辑器里写程序　35
4.14　Hello World!　36
4.15　Hello World的源代码　36
4.16　保存你的程序　37
4.17　运行你的程序　37
4.18　打开你保存的程序　38
4.19　“Hello World”程序如何工作　38
4.20　注释　38
4.21　函数　39
4.22　print()函数　39
4.23　input()函数　39
4.24　结束程序　40
4.25　C组练习　40
4.26　总结　40
第5章　反转加密　41
5.1　反转加密　41
5.2　反转加密程序的源代码　41
5.3　运行反转加密程序　42
5.4　用在线比较工具检查你的源代码　42
5.5　这个程序如何工作　43
5.6　len()函数　43
5.7　while循环简介　44
5.8　布尔数据类型　44
5.9　比较运算符　45
5.10　条件　46
5.11　代码块　47
5.12　while循环语句　47
5.13　“增长”一个字符串　48
5.14　一步一步跟踪程序　50
5.15　在我们的程序里使用input()　52
5.16　A组练习　52
5.17　总结　52
第6章　凯撒加密法　53
6.1　实现程序　53
6.2　凯撒加密程序的源代码　53
6.3　运行凯撒加密程序　54
6.4　使用在线比较工具检查你的
源代码　55
6.5　A组练习　55
6.6　这个程序如何工作　55
6.7　使用import语句导入模块　55
6.8　常量　56
6.9　upper()和lower()字符串方法　57
6.10　for循环语句　58
6.11　相当于for循环的while循环　59
6.12　B组练习　59
6.13　if语句　59
6.14　else语句　60
6.15　elif语句　60
6.16　in和not in运算符　61
6.17　find()字符串方法　62
6.18　C组练习　62
6.19　回到代码　62
6.20　显示和复制加密/解密之后的
字符串　64
6.21　加密非字母字符　65
6.22　总结　66
第7章　暴力破译凯撒加密法　67
7.1　破译加密　67
7.2　暴力破译　67
7.3　凯撒加密法破译程序的源代码　68
7.4　运行凯撒加密法破译程序　68
7.5　这个程序如何工作　69
7.6　range()函数　69
7.7　回到代码　70
7.8　字符串格式化　72
7.9　A组练习　72
7.10　总结　72
第8章　使用换位加密法加密　73
8.1　换位加密法　73
8.2　A组练习　74
8.3　换位加密法加密程序　74
8.4　换位加密法加密程序的源代码　75
8.5　运行换位加密法加密程序　76
8.6　这个程序如何工作　76
8.7　使用def语句创建你自己的函数　76
8.8　程序的main()函数　77
8.9　形参　78
8.10　对形参的修改只存在于函数
之内　79
8.11　全局作用域和本地作用域里的
变量　79
8.12　global语句　79
8.13　B组练习　81
8.14　列表数据类型　81
8.15　使用list()函数把区间对象转换
成列表　82
8.16　重新赋值列表里的项　83
8.17　重新赋值字符串里的字符　83
8.18　列表的列表　83
8.19　C组练习　84
8.20　在列表上使用len()和in运算符　84
8.21　使用+和*运算符的列表连接和
复制　85
8.22　D组练习　85
8.23　换位加密算法　85
8.24　增强赋值运算符　88
8.25　回到代码　88
8.26　join()字符串方法　90
8.27　返回值和return语句　91
8.28　E组练习　91
8.29　回到代码　91
8.30　特殊的__name__变量　92
8.31　密钥的大小和消息的长度　93
8.32　总结　93
第9章　使用换位加密法解密　94
9.1　在纸上使用换位加密法解密　94
9.2　练习A组　96
9.3　换位加密法解密程序　96
9.4　换位加密法解密程序的源代码　96
9.5　这个程序如何工作　97
9.6　math.ceil()、math.floor()和round()函数　98
9.7　and和or布尔运算符　101
9.8　B组练习　102
9.9　真值表　102
9.10　and和or运算符可以简化代码　103
9.11　布尔运算符的运算顺序　103
9.12　回到代码　103
9.13　C组练习　105
9.14　总结　105
第10章　写一个程序测试我们的程序　106
10.1　换位加密法测试程序的源代码　106
10.2　运行换位加密法测试程序　107
10.3　这个程序如何工作　108
10.4　伪随机数和random.seed()
函数　108
10.5　random.randint()函数　109
10.6　引用　110
10.7　copy.deepcopy()函数　112
10.8　A组练习　112
10.9　random.shuffle()函数　112
10.10　随机打乱一个字符串　113
10.11　回到代码　114
10.12　sys.exit()函数　114
10.13　测试我们的测试程序　115
10.14　总结　116
第11章　加密和解密文件　117
11.1　纯文本文件　117
11.2　换位加密法文件加密程序的
源代码　118
11.3　运行换位加密法文件加密程序　120
11.4　读取文件　120
11.4.1　open()函数和文件对象　120
11.4.2　read()文件对象方法　120
11.4.3　close()文件对象方法　121
11.5　写入文件　121
11.5.1　write()文件对象方法　122
11.6　这个程序如何工作　122
11.7　os.path.exists()函数　123
11.8　startswith()和endswith()字符串方法　123
11.9　title()字符串方法　124
11.10　time模块和time.time()函数　125
11.11　回到代码　126
11.12　A组练习　126
11.13　总结　127
第12章　通过编程检测英文　128
12.1　计算机如何理解英文　128
12.2　A组练习　130
12.3　检测英文模块　130
12.4　检测英文模块的源代码　130
12.5　这个程序如何工作　131
12.6　词典和词典数据类型　132
12.7　添加或修改词典里的项　132
12.8　B组练习　133
12.9　在词典上使用len()函数　133
12.10　在词典上使用in运算符　133
12.11　在词典上使用for循环　134
12.12　C组练习　134
12.13　词典与列表之间的区别　134
12.14　在词典上查找项比在列表上
更快　135
12.15　split()方法　135
12.16　None值　136
12.17　回到代码　136
12.18　“除以零”错误　138
12.19　float()、int()和str()函数以及
整数除法　138
12.20　D组练习　139
12.21　回到代码　139
12.22　append()列表方法　139
12.23　默认参数值　140
12.24　计算比例　141
12.25　E组练习　142
12.26　总结　143
第13章　破译换位加密法　144
13.1　换位加密法破译程序的源代码　144
13.2　运行换位加密法破译程序　145
13.3　这个程序如何工作　146
13.4　使用三引号的多行字符串　146
13.5　回到代码　147
13.6　strip()字符串方法　148
13.7　A组练习　150
13.8　总结　150
第14章　取模运算与乘数加密法和
仿射加密法　151
14.1　噢，不，数学！　151
14.2　数学，噢耶！　151
14.3　取模运算（又名时钟运算）　151
14.4　取模运算符%　152
14.5　A组练习　153
14.6　GCD：最大公约数（又名最大
公因数）　153
14.7　使用古氏积木（Cuisenaire rods）可视化因数和GCD　154
14.8　B组练习　155
14.9　多重赋值　155
14.10　通过多重赋值交换值　156
14.11　找出两个数字的GCD的
欧几里得算法　156
14.12　“互质”　157
14.13　C组练习　157
14.14　乘数加密法　157
14.15　D组练习　159
14.16　乘数加密法 + 凯撒加密法 =
仿射加密法　159
14.17　仿射密钥的第一个问题　159
14.18　使用仿射加密法解密　160
14.19　找出模逆　161
14.20　//整数除法运算符　161
14.21　cryptomath模块的源代码　162
14.22　E组练习　163
14.23　总结　163
第15章　仿射加密法　164
15.1　仿射加密法程序的源代码　164
15.2　运行仿射加密法程序　166
15.3　A组练习　166
15.4　这个程序如何工作　166
15.5　把一个密钥分成两个密钥　167
15.6　元祖数据类型　168
15.7　密钥的输入验证　168
15.8　仿射加密法加密函数　169
15.9　仿射加密法解密函数　170
15.10　生成随机密钥　171
15.11　仿射密钥的第二个问题：仿射加密法可以有多少个密钥　172
15.12　总结　173
第16章　破译仿射加密法　174
16.1　仿射加密法破译程序的
源代码　174
16.2　运行仿射加密法破译程序　175
16.3　这个程序如何工作　176
16.4　仿射加密法破译函数　177
16.5　**指数运算符　177
16.6　continue语句　178
16.7　A组练习　180
16.8　总结　180
第17章　简单替代加密法　181
17.1　使用纸笔实现简单替代加密法　181
17.2　A组练习　182
17.3　简单替代加密法的源代码　182
17.4　运行简单替代加密法程序　183
17.5　这个程序如何工作　184
17.6　程序的main()函数　184
17.7　sort()列表方法　185
17.8　包装器函数　186
17.9　程序的translateMessage()
函数　187
17.10　isupper()和islower()字符串
方法　189
17.11　B组练习　190
17.12　生成随机密钥　190
17.13　加密空格和标点符号　191
17.14　C组练习　191
17.15　总结　192
第18章　破译简单替代加密法　193
18.1　计算单词模式　193
18.2　获取密词的候选单词列表　194
18.3　A组练习　195
18.4　单词模式模块的源代码　195
18.5　运行单词模式模块　196
18.6　这个程序如何工作　197
18.7　pprint.pprint()和pprint.
pformat()函数　197
18.8　在Python里使用列表创建
字符串　198
18.9　计算单词模式　199
18.10　单词模式程序的main()函数　200
18.11　破译简单替代加密法　202
18.12　简单替代破译程序的源代码　202
18.13　破译简单替代加密法（理论）　205
18.14　使用Interactive Shell探索
破译函数　205
18.15　这个程序如何工作　209
18.16　导入所有东西　209
18.17　正则表达式和sub()正则方法
简介　210
18.18　破译程序的main()函数　211
18.19　部分破译加密法　211
18.20　空密字映射　212
18.21　把字母添加到密字映射　213
18.22　计算两个字母映射的交集　214
18.23　从密字映射移除已经破译的
字母　215
18.24　破译简单替代加密法　217
18.25　从密字映射创建密钥　219
18.26　我们不能把空格也加密吗　220
18.27　总结　220
第19章　维吉尼亚加密法　221
19.1　不可破译的加密法　221
19.2　维吉尼亚密钥里的多个“密钥”　221
19.3　维吉尼亚加密法程序的源代码　224
19.4　运行维吉尼亚加密法程序　226
19.5　这个程序如何工作　227
19.6　总结　230
第20章　频率分析　231
20.1　字母频率和ETAOIN　231
20.1.1　匹配字母频率　232
20.1.2　计算频率匹配分值的例子　233
20.1.3　另一个计算频率匹配分值的例子　233
20.1.4　破译每个子密钥　234
20.2　匹配字母频率的代码　234
20.3　这个程序如何工作　236
20.4　最常见的字母“ETAOIN”　237
20.5　这个程序的getLettersCount()
函数　237
20.6　这个程序的getItemAtIndex
Zero()函数　238
20.7　这个程序的getFrequencyOrder()函数　238
20.8　sort()方法的key和reverse关键字参数　239
20.9　把函数作为值传递　240
20.10　通过keys()、values()和items()词典方法把词典转换成列表　241
20.11　对词典的项进行排序　242
20.12　这个程序的englishFreqMatch
Score()函数　243
20.13　总结　244
第21章　破译维吉尼亚加密法　245
21.1　词典攻击　245
21.2　维吉尼亚词典攻击程序的源代码　245
21.3　运行维吉尼亚词典破译程序　246
21.4　readlines()文件对象方法　247
21.5　巴贝奇攻击和卡西斯基试验　247
21.6　卡西斯基试验的第1步——
找出重复序列的间距　247
21.7　卡西斯基试验的第2步——
获取间距的因数　248
21.8　从字符串获取每隔N个字母　249
21.9　频率分析　249
21.10　暴力破译可能密钥　251
21.11　维吉尼亚破译程序的源代码　251
21.12　运行维吉尼亚破译程序　256
21.13　这个程序如何工作　258
21.14　找出重复序列　259
21.15　计算因数　260
21.16　通过set()函数来移除重复值　261
21.17　卡西斯基测试算法　263
21.18　extend()列表方法　264
21.19　print()的end关键字参数　268
21.20　itertools.product()函数　269
21.21　break语句　272
21.22　A组练习　273
21.23　修改破译程序的常量　273
21.24　总结　274
第22章　一次密码本加密法　275
22.1　牢不可破的一次密码本加密法　275
22.2　为什么一次密码本加密法是
牢不可破的　275
22.3　小心伪随机　276
22.4　小心二次密码本加密法　277
22.5　二次密码本加密法就是维吉尼亚加密法　277
22.6　A组练习　278
22.7　总结　278
第23章　寻找质数　279
23.1　质数　279
23.2　合数　280
23.3　质数筛选模块的源代码　280
23.4　这个程序如何工作　281
23.5　如何判断一个数字是不是质数　282
23.6　埃拉托色尼筛选法　283
23.7　primeSieve()函数　284
23.8　检测质数　285
23.9　拉宾米勒模块的源代码　285
23.10　运行拉宾米勒模块　287
23.11　这个程序如何工作　287
23.12　拉宾米勒算法　287
23.13　新的经过改进的isPrime()函数　288
23.14　总结　289
第24章　公钥密码学和RSA加密法　291
24.1　公钥密码学　291
24.2　“课本”RSA的危险　292
24.3　身份验证的问题　292
24.4　中间人攻击　293
24.5　生成公钥和私钥　293
24.6　RSA密钥生成程序的源代码　294
24.7　运行RSA密钥生成程序　295
24.8　这个密钥生成程序如何工作　296
24.9　这个程序的generateKey()函数　297
24.10　RSA密钥文件格式　299
24.11　混合加密机制　300
24.12　RSA加密法程序的源代码　300
24.13　运行RSA加密法程序　303
24.14　A组练习　304
24.15　数字签名　304
24.16　RSA加密法程序如何工作　306
24.17　ASCII：使用数字来表示字符　307
24.18　chr()和ord()函数　308
24.19　B组练习　308
24.20　区块　308
24.21　使用getBlocksFromText()把
字符串转成区块　311
24.22　encode()字符串方法和字节数
据类型　311
24.23　bytes()函数和decode()bytes
方法　312
24.24　C组练习　312
24.25　回到代码　313
24.26　min()和max()函数　313
24.27　insert()列表方法　315
24.28　RSA加密和解密的数学运算　316
24.29　pow()函数　317
24.30　从密钥文件读取公钥和私钥　318
24.31　完整的RSA加密流程　318
24.32　完整的RSA解密流程　320
24.33　D组练习　321
24.34　我们为什么不能破译RSA
加密法　321
24.35　总结　323