Python密码学入门：凯撒密码

一、Python密码学入门:凯撒密码

1、自古以来，间谍、士兵、黑客、海盗、商人等依靠密码学来确保秘密不外泄。密码学通过秘密编码保护信息。理解密码学，可以对比以下两段文本。左侧经过加密，右侧是随机文本。

2、经过加密的文本难以解读，而随机文本没有隐藏意义。加密保证了不懂解密方法的人即使拿到密码，也无法理解其内容。密码学家研究密码，而密码分析学家试图破解密码。本书将讲解使用技术加密和解密信息。

3、与密码不同，编码是公开的翻译方式。编码将消息内容替换成符号，任何人都可了解编码规则。19世纪初，电报发展使得远距离通信成为可能。电报无法直接发送字母，只能发送“点”和“线”两种电脉冲。为此，开发了摩尔斯电码，将英语翻译成电脉冲进行发送和接收。电报操作员通过电报机发出编码的点和线，迅速传递信息。

4、密码是特定的编码方式，旨在保证信息保密。将明文转换为难以解读的密文。密码轮是一个使用工具，通过旋转外圈和内圈来加密文本。本书将通过凯撒密码介绍密码轮的使用方法。

5、凯撒密码通过替换字母加密。Julius Caesar将字母表后移固定位数，使用新字母代替原文。例如，将“A”替换为“D”，以此类推。使用凯撒密码手动加密文本。密码轮提供直观的加密方法。

6、手动加密前，先写下文本。旋转密码轮内圈至与外圈对齐。使用内圈上的数字作为密钥进行加密。例如，密钥8加密“THE SECRET…”变为“BPM AMKZMB XIAAEWZL QA ZWAMJCL”。非字母字符保持不变。

7、要解密密文，查找内圈到外圈的映射。假设密文“IWT CTL…”使用密钥15加密。通过图示的密码轮，将外圈的“A”与内圈的“P”对应。对密文中的每个字母，查找对应解密的外圈字母。最终，密文“THE NEW…”解密为“THE NEW PASSWORD IS SWORDFISH”。

8、通过数学计算也可以实现加密和解密。字母表中的字母对应数字，进行加法和减法运算即可。例如，使用密钥13加密“HELLO. HOW ARE YOU?”得到“URYYB. UBJ NER LBH?”。逆向操作进行解密。

9、《Python密码学编程第2版》将教授使用Python编程制作和破解密码。读者将从使用反向和凯撒密码的程序开始，了解公钥加密方法，学习经典密码如置换密码和维吉尼亚密码。本书包含完整代码和解释，帮助读者深入密码学。

二、简述python语言的设计特点

1)简单：Python是一种代表简单主义思想的语言。阅读一个良好的 Python程序就感觉像是在读英语一样，尽管这个英语的要求非常严格。Python的这种伪代码本质是其优点之一，使用户能够专注于解决问题而不是去搞明白语言本身。

2)易学：Python有极其简单的语法，非常容易上手。

3)免费、开源：Python是 FLOSS（自由/开源软件）之一。简单来说，用户可以自由地发布这个软件的拷贝、阅读它的源代码、对它做改动、把它的一部分用于新的自由软件中。FLOSS是基于一个团体分享知识的概念，这也是为什么 Python如此优秀的原因之一：它由一群希望看到 Python更加优秀的人创造，并被他们不断改进。

4)高层语言：使用 Python语言编写程序时，不用考虑如何管理程序使用的内存等底层细节。

5)可移植性强：由于它的开源本质，Python已经被移植在许多平台上。如果 Python程序没有使用依赖于系统的特性，那么程序不用修改就可以在下述任意平台上面运行。这些平台包括 Linux、Windows、FreeBSD、Macintosh、Solaris、OS/2、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、z/OS、Palm OS、QNX、VMS、Psion、Acom RISC OS、VxWorks、PlayStation、Sharp Zaurus、Windows CE、Pocket PC和 Symbian。

6)解释型语言：编译型语言（如 C或 C++）源程序从源文件（即 C或 C++语言）转换到二进制代码（即 0和 1）的过程通过编译器和不同的标记、选项完成，当运行程序的时候，连接器把程序从硬盘复制到内存中并且运行。而 Python程序不需要编译成二进制代码，直接从源代码运行程序。

在计算机内部，Python解释器把源代码转换成字节码的中间形式，然后再把它翻译成计算机使用的机器语言并运行。因此，用户不再需要操心如何编译程序、如何确保指定了正确的模块或包文件等细节，所有这一切使得使用 Python更加简单。同时，由于只需要把 Python程序拷贝到另外一台计算机上即可工作，这也使得 Python程序更加易于移植。

7)面向对象：Python既支持面向过程的编程也支持面向对象的编程。在面向过程的语言中，程序是由过程或仅仅是可重用代码的函数构建起来的。在面向对象的语言中，程序是由数据和功能组合而成的对象构建起来的。与其他语言（如 C++和 Java）相比，Python以一种非常强大又简单的方式实现面向对象编程。

8)可扩展性强：如果希望把一段关键代码运行得更快或希望某些算法不公开，可以使用 C或 C++语言编写这部分程序，然后在 Python程序中调用它们。

9)可嵌入性强：可以把 Python嵌入 C/C++程序，从而向用户提供脚本功能。

10)丰富的扩展库：Python扩展库很庞大，可以帮助处理包括正则表达式、文档生成、单元测试、线程、数据库、网页浏览器、CGI、FTP、电子邮件、XML、XML-RPC、HTML、WAV文件、密码系统、GUI（图形用户界面）、Tk以及其他与系统有关的操作。只要安装了 Python，所有这些功能都是可用的，这被称作 Python的“功能齐全”理念。除了扩展库以外，还有许多其他高质量的库，如 wxPython、Twisted和 Python图像库等。

三、关于Python的学习

学习一门新的语言之前，首先简单了解下这门语言的背景。Python是一种面向对象的解释型计算机程序设计语言，由荷兰人 Guido van Rossum于 1989年发明，第一个公开发行版发行于 1991年。Python在设计上坚持了清晰划一的风格，这使得 Python成为一门易读、易维护，并且被大量用户所欢迎的、用途广泛的语言。Python具有丰富和强大的库。它常被昵称为胶水语言，能够把用其他语言制作的各种模块(尤其是 C/C++)很轻松地联结在一起。

IT行业热门技术，更新换代非常的快，技术的浪潮一波接着一波，最初的浪潮无疑是桌面时代，使用 C#搭建桌面应用开始崭露头角，MFC还是计算机科学专业必学会的东西。接着就是以网站搭建为应用的背景，PHP，Ruby等语言为主的。再到近几年非常火热的以移动开发为应用背景，Java(Android开发)或者 OC(iOS开发)语言为主。很明显如今的浪潮就是以大数据和机器学习为应用背景，Python语言为主。站在风尖浪口，猪都可以飞的起来。抓住这波技术浪潮，对于从事 IT行业的人员来说有莫大的帮助。

学习一项新的技术，起步时最重要的是什么?就是快速入门。学习任何一个学科的知识时，都有一个非常重要的概念：最少必要知识。当需要获得某项技能的时候，一定要想办法在最短的时间里弄清楚都有哪些最少必要知识，然后迅速掌握它们。

对于快速入门 python来说最少必要知识，有以下几点。

找一本浅显易懂，例子比较好的教程，从头到尾看下去。不要看很多本，专注于一本。把里面的例程都手打一遍，搞懂为什么。推荐去看《简明python教程》，非常好的一本 Python入门书籍。

等你对 Python的语法有了初步的认识，就可以去找些 Python实际项目来练习。对于任何计算机编程语言来说，以实际项目为出发点，来学习新的技术，是非常高效的学习方式。在练习的过程中你会遇到各种各样的问题：基础的语法问题(关键字不懂的拼写)，代码毫无逻辑，自己的思路无法用代码表达出来等等。这时候针对出现的问题，找到对应解决办法，比如，你可以重新查看书本上的知识(关于基础语法问题)，可以通过谷歌搜索碰到的编译错误(编辑器提示的错误)，学习模仿别人已有的代码(写不出代码)等等。已实际项目来驱动学习，会让你成长非常的快。Python实际项目网上非常的多，大家可以自己去搜索下。合理利用网络资源，不要意味的只做伸手党。

当你把上面两点做好以后，你就已经入门了 Python，接下来就是规划好自己的以后的学习规划。能找到一个已经会 Python的人。问他一点学习规划的建议，然后在遇到卡壳的地方找他指点。这样会事半功倍。但是，要学会搜索，学会如何更好地提问，没人会愿意回答显而易见的问题。当然如果你身边没有人会 Python，也可以在网上搜索相应的资料。

Python可以做的事非常的多，比如：Python可以做日常任务，比如自动备份你的MP3;可以做网站，很多著名的网站像知乎、YouTube就是 Python写的;可以做网络游戏的后台，很多在线游戏的后台都是 Python开发的。每个人都有自己感兴趣的方向，有的对网站开发比较感兴趣，有的对数据处理感兴趣，有的对后台感兴趣。所以你们可以根据自己感兴趣的方向，网上搜索相关资料，加以深入的学习，规划好自己未来的方向。只要坚持，你就能精通 Python，成为未来抢手的人才。