置换密码算法的原理是不改变明文字符，只将字符在明文中的排列顺序改变，从而实现明文信息的加密。置换密码有时又称为换位密码。

矩阵换位法是实现置换密码的一种常用方法。它将明文中的字母按照给的顺序安排在一个矩阵中，然后用根据密钥提供的顺序重新组合矩阵中字母，从而形成密文。例如，明文为attack begins at five，密钥为cipher，将明文按照每行6列的形式排在矩阵中，形成如下形式：

a t t a c k

b e g i n s

a t f i v e

根据密钥cipher中各字母在字母表中出现的先后顺序，给定一个置换：

1 2 3 4 5 6

f =

1 4 5 3 2 6

根据上面的置换，将原有矩阵中的字母按照第1列，第4列，第5列，第3列，第2列，第6列的顺序排列，则有下面形式：

a a c t t k

b i n g e s

a i v f t e

从而得到密文：aacttkbingesaivfte
  1. package cn.hdu.edu.encrypt;
  2. /*
  3. * 古典密码算法之  置换算法
  4. * @author ni掌柜
  5. */
  6. public class Change {
  7. //当加密或者解密成功时返回CRYPT_OK，失败时返回CRYPT_ERROR
  8. private final static int CRYPT_OK =     1;
  9. private final static int CRYPT_ERROR = 0;
  10. /*
  11. * @param initCode 没有加密前的字符串
  12. * @CRYPT_OK 加密成功
  13. * @CRYPT_ERROR 加密失败
  14. */
  15. public static int encrypt(String initCode)throws Exception{
  16. //用来输出加密后的字符
  17. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  18. //获取initCode的字符串长度
  19. int codeLength = initCode.length();
  20. //根据这个codeLength来确定要几行6列
  21. int rows = (int)Math.ceil(codeLength/6.0 );
  22. //构造一个rows行6列的数组
  23. char[][] initChar = new char[rows][6];
  24. //存放initCode中的所有字符，包括空格
  25. for(int i = 0; i < initChar.length; i++ )
  26. for(int j=0; j < initChar[0].length; j++){
  27. //将对应字符放入这个数组中
  28. try{
  29. initChar[i][j] = initCode.charAt(
  30. (i ) * initChar[0].length + j
  31. );
  32. }catch(Exception e){
  33. //多出来的用@表示
  34. initChar[i][j] = 64;
  35. }
  36. }
  37. //进行如下转换
  38. /*
  39. * 00 01 02 03 04 05
  40. * 10  11 12  13 14  15
  41. */
  42. // 1 4 5 3 2 6
  43. //构造一个rows行6列的数组 作为目标
  44. char[][] targetChar = new char[rows][6];
  45. for(int i = 0; i < targetChar.length; i++ )
  46. for(int j=0; j < targetChar[0].length; j++){
  47. //第二列的字符是initChar中的第四列的字符
  48. if(j == 1 ){
  49. targetChar[i][j] = initChar[i][3];
  50. }
  51. //第三列的字符是initChar中的第五列的字符
  52. else if(j == 2){
  53. targetChar[i][j] = initChar[i][4];
  54. }
  55. //第四列的字符是initChar中的第三列的字符
  56. else if(j == 3){
  57. targetChar[i][j] = initChar[i][2];
  58. }
  59. //第五列的字符是initChar中的第二列的字符
  60. else if(j == 4){
  61. targetChar[i][j] = initChar[i][1];
  62. }
  63. //第一和六列的字符不变
  64. else{
  65. targetChar[i][j] = initChar[i][j];
  66. }
  67. }
  68. //整合成一个密文
  69. //==================输出======================
  70. for(int i = 0; i < targetChar.length; i++ )
  71. for(int j=0; j < targetChar[0].length; j++){
  72. sb.append(targetChar[i][j] );
  73. }
  74. //  ==================输出======================
  75. //  for(int i = 0; i < initChar.length; i++ )
  76. //      for(int j=0; j < initChar[0].length; j++){
  77. //          System.out.print(targetChar[i][j] );
  78. //      }
  79. //以下就是加密后的字符
  80. String targetCode = sb.toString();
  81. System.out.println(targetCode);
  82. return CRYPT_OK;
  83. }
  84. /*
  85. * @param targetCode 加密后的字符串
  86. * @CRYPT_OK 解密成功
  87. * @CRYPT_ERROR 解密失败
  88. */
  89. public static int decrypt(String targetCode)throws Exception{
  90. //用来输出解密后的字符
  91. StringBuilder sb = new StringBuilder();
  92. //获取targetCode的字符串长度
  93. int codeLength = targetCode.length();
  94. //根据这个codeLength来确定要几行6列
  95. int rows = (int)Math.ceil(codeLength/6.0 );
  96. //构造一个rows行6列的数组
  97. char[][] targetChar = new char[rows][6];
  98. //存放targetCode中的所有字符，包括空格
  99. for(int i = 0; i < targetChar.length; i++ )
  100. for(int j=0; j < targetChar[0].length; j++){
  101. //将对应字符放入这个数组中
  102. targetChar[i][j] = targetCode.charAt(
  103. (i ) * targetChar[0].length + j
  104. );
  105. }
  106. //由于加密的时候是如下变换，现在要变回来
  107. /*
  108. * 00 01 02 03 04 05
  109. * 10  11 12  13 14  15
  110. */
  111. // 1 4 5 3 2 6
  112. //构造一个rows行6列的数组 作为目标
  113. char[][] initChar = new char[rows][6];
  114. for(int i = 0; i < initChar.length; i++ )
  115. for(int j=0; j < initChar[0].length; j++){
  116. //init第二列的字符是targetChar中的第四列的字符
  117. if(j == 1 ){
  118. initChar[i][j] = targetChar[i][3];
  119. }
  120. //第三列的字符是targetChar中的第五列的字符
  121. else if(j == 2){
  122. initChar[i][j] = targetChar[i][4];
  123. }
  124. //第四列的字符是targetChar中的第三列的字符
  125. else if(j == 3){
  126. initChar[i][j] = targetChar[i][2];
  127. }
  128. //第五列的字符是targetChar中的第二列的字符
  129. else if(j == 4){
  130. initChar[i][j] = targetChar[i][1];
  131. }
  132. //第一和六列的字符不变
  133. else{
  134. initChar[i][j] = targetChar[i][j];
  135. }
  136. }
  137. //整合成一个密文
  138. //==================输出======================
  139. for(int i = 0; i < initChar.length; i++ )
  140. for(int j=0; j < initChar[0].length; j++){
  141. sb.append(initChar[i][j] );
  142. }
  143. //  ==================输出======================
  144. //  for(int i = 0; i < initChar.length; i++ )
  145. //      for(int j=0; j < initChar[0].length; j++){
  146. //          System.out.print(targetChar[i][j] );
  147. //      }
  148. //以下就是init的字符
  149. String initCode = sb.toString();
  150. System.out.println(initCode);
  151. return CRYPT_OK;
  152. }
  153. }

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