用戶:冰閱/圖書館/標準SH5零碎信息補充
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本頁面之全部或部分原來自嗶哩嗶哩專欄或百度貼吧或未知來源的Standard Short Hide5(標準SH5) 等文章，依 CC BY-NC-ND 4.0 授權引入；原貢獻者是煙樓-天青-鳴。 |
一小段補充
煙樓-天青-鳴
2022-03-15 11:29
有人問我在3組的sh5中X是什麼，這裡明確一下，只有2組的sh5，大寫字母對應關係存在特殊的處理。
1組和3組的sh5，大寫字母和字母表是完全分離的，無關的。
A代表1，B代表2，直到Z代表26，完全正常的字母表順序，字母表的作用只有在後續計算中，求模取字母表長度這一步，使之能對應上結果。
至於首字母問題，在3組中其實不存在這樣的問題，因為對於一個【單詞】來說，本就不會用空格開頭。或者也可以認為成開頭的空格保留不動，反正空格也不是大寫字母，不可能和sh5的大寫字母混淆，和2組的保留X一個道理。
而1組中的首字母問題可以這麼處理，如果真的碰到了會使得首字母丟失的情況，就放棄，然後使用2組的sh5。
Standard Short Hide5...
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標準的1組SH5推薦字母表
EADIHTNORFS
沒錯，就是這11個字母，下面說說具體怎麼做。
首先可以確定的是，1組的sh5隻可能加密特點的並且字母種類小於5種的單詞。
並且如果單詞以E開頭，則使用2組的sh5。
1組的sh5使用的大寫字母是正常的26個字母，A代表1......
其實可以注意到，2組的sh5事實上僅僅只有25個有效的大寫字母可用來加密，這裡額外提一下，但這不重要。
至於為什麼選擇EADIHTNORFS這些，這是通過了巧妙的統計得出的一個合理的組合。
在解釋理由之前，先說一下額外的計算規則，因為大寫字母有26個，但是字母表只有11個字母，在乘法和取余的計算中，一旦大寫字母代表的數值大於等於字母表的長度，剩下的數值就會循環，導致浪費可能的組合，如公式所述。
2組的U最大值25<26，3組的U最大值是26<64，以下過程完全是兼容的。
$U>11$时:$U\times V \equiv (U-11)\times V(\mod 11)$
所以在1組的sh5中有一個額外的計算規則。
$(U\times V +\lfloor U/11 \rfloor) \mod 11$
這樣就相當於是提供了額外的組合，而不會因為循環而重複。
全部可能的組合
EADIH EDHNR EINFA EHRAT ETSHF ENAOD EOISN ERTDS EFOTI ESFRO AAAAA ADIHT AITOF AHOSD ATFDN ANETS AODRI ARHEO AFNIE ASRNH AESFR DDDDD DIHTN DHNRS DTREI DNSIO
解釋一下這個表的含義吧，如果一個單詞，例如here，它僅僅包含了HER這三個字母，而在這張表格中，第二行是EDHNR，它包含了HER這三個字母，這就說明，1組的sh5能夠加密here這個單詞，同理，heart，red，air，ants，hero，deers，die，sine這些單詞也可以在表中找到對應的組合。
並且在英語中，以下的10個單詞是出現頻率最高的。
the of and to a in for is on that
而它們全都包括在這張表里，這就是使用它的有力理由。
當然了，也許存在更好的字母表，只能說，這個是作為一個推薦標準，在標準定義中，它仍然是未定義的，如果你發現了更好的字母表，也歡迎提出。
評論區補充
另外，不是說如果單詞以E開頭，就一定使用2組的sh5。
以A和D開頭也有可能無法加密，總之無法加密的時候就放棄。
也就是說E開頭其實也可能可以，比如說error就可以由ARHEO這一組加密，R1ku是唯一的結果。
自然的，hide這個單詞也在其中
標準ShortHide5的實現代碼
ClassicalCryptography.Utils
一些全局的字符串，不使用常量，因為程序集編譯常量直接替換，無法跨越程序集傳遞更改的值。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace ClassicalCryptography.Utils;
/// <summary>
/// 全局表与工具类
/// </summary>
public static class Globals
{
/// <summary>
/// 非标准的Base64形式，64进制
/// </summary>
public static readonly string VBase64 = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz+/";
/// <summary>
/// 数字和小写字母组成的36进制
/// </summary>
public static readonly string Base36 = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
/// <summary>
/// 26个大写字母
/// </summary>
public static readonly string ULetters = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
}
進制轉換類，不過僅僅使用了ToBase36和FromBase36(ReadOnlySpan<char>)
namespace ClassicalCryptography.Utils;
using System;
using static ClassicalCryptography.Utils.Globals;
/// <summary>
/// 进制转换
/// </summary>
public static class BaseConverter
{
/// <summary>
/// 转换成36进制
/// </summary>
public static string ToBase36(ulong n)
{
var stack = new Stack<char>();
while (n != 0)
{
stack.Push(Base36[(int)(n % 36)]);
n /= 36;
}
return new(stack.ToArray());
}
/// <summary>
/// 从36进制转换
/// </summary>
public static ulong FromBase36(string str) => FromBase36(str.AsSpan());
/// <summary>
/// 从36进制转换
/// </summary>
public static ulong FromBase36(ReadOnlySpan<char> span)
{
ulong result = 0;
ulong b = 1;
for (int i = span.Length - 1; i >= 0; i--)
{
int pos = Base36.IndexOf(span[i]);
checked
{
result += (ulong)pos * b;
b = (b << 5) + (b << 2);//base *= 36;
}
}
return result;
}
/// <summary>
/// 转换成5进制
/// </summary>
public static byte[] ToBase5(ulong n)
{
var stack = new Stack<byte>();
while (n != 0)
{
stack.Push((byte)(n % 5));
n /= 5;
}
return stack.ToArray();
}
/// <summary>
/// 从5进制转换
/// </summary>
public static ulong FromBase5(byte[] arr)
{
ulong result = 0;
ulong b = 1;
for (int i = arr.Length - 1; i >= 0; i--)
{
checked
{
result += arr[i] * b;
b += b << 2;//base *= 5;
}
}
return result;
}
}
ClassicalCryptography.Calculation.ShortHide5
SH5結構的等級。
namespace ClassicalCryptography.Calculation.ShortHide5; /// <summary> /// SH5结构的等级 /// </summary> public enum SH5Level : byte { /// <summary> /// 仅一组 /// </summary> Single = 1, /// <summary> /// 两组 /// </summary> Double = 2, /// <summary> /// 三组 /// </summary> Trible = 3 }
SH5結構類型，使用迭代器來計算值。
using ClassicalCryptography.Utils;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Text.RegularExpressions;
using static ClassicalCryptography.Utils.BaseConverter;
using static ClassicalCryptography.Utils.Globals;
namespace ClassicalCryptography.Calculation.ShortHide5;
/// <summary>
/// ShortHide5密文结果的结构
/// </summary>
public class SH5 : IEnumerable<int>
{
/// <summary>
/// 1组SH5的字母表(推荐的)
/// </summary>
public static readonly string AlphaBetS = "EADIHTNORFS";
/// <summary>
/// 2组SH5的字母表
/// </summary>
public static readonly string AlphaBetD = "XABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWYZ";
/// <summary>
/// 3组SH5的字母表
/// </summary>
public static readonly string AlphaBetT = " ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789,";
/// <summary>
/// 第一组的大写字母值 <see href="U"/> 和乘数 <see href="V"/>
/// </summary>
public readonly (int U, ulong V) Pair1;
/// <summary>
/// 第二组的大写字母值 <see href="U"/> 和乘数 <see href="V"/>
/// </summary>
public readonly (int U, ulong V) Pair2;
/// <summary>
/// 第三组的大写字母值 <see href="U"/> 和乘数 <see href="V"/>
/// </summary>
public readonly (int U, ulong V) Pair3;
/// <summary>
/// 等级
/// </summary>
public readonly SH5Level Level;
/// <summary>
/// 当前SH5结构的字母表
/// </summary>
public string GetAlphaBet() => Level switch
{
SH5Level.Single => AlphaBetS,
SH5Level.Double => AlphaBetD,
SH5Level.Trible => AlphaBetT,
_ => throw new Exception("不存在的字母表"),
};
/// <summary>
/// 前缀X的数量
/// </summary>
public readonly int PrefixCount;
/// <summary>
/// 前缀X
/// </summary>
public string Prefix => PrefixCount switch
{
0 => string.Empty,
1 => "X",
2 => "XX",
3 => "XXX",
4 => "XXXX",
5 => "XXXXX",
_ => string.Concat(Enumerable.Repeat('X', PrefixCount)),
};
/// <summary>
/// 获得前缀X数量
/// </summary>
public static int GetPrefixCount(string str)
{
int count = 0;
while (str[count] is 'X' or 'x')
count++;
return count;
}
/// <summary>
/// 仅一组的SH5结构
/// </summary>
public SH5(int u, ulong v)
{
Pair1.U = u;
Pair1.V = v;
Level = SH5Level.Single;
}
/// <summary>
/// 两组的SH5结构
/// </summary>
public SH5(int u1, ulong v1, int u2, ulong v2, int prefixCount = 0)
{
Pair1.U = u1;
Pair1.V = v1;
Pair2.U = u2;
Pair2.V = v2;
Level = SH5Level.Double;
PrefixCount = prefixCount;
}
/// <summary>
/// 三组的SH5结构
/// </summary>
public SH5(int u1, ulong v1, int u2, ulong v2, int u3, ulong v3)
{
Pair1.U = u1;
Pair1.V = v1;
Pair2.U = u2;
Pair2.V = v2;
Pair3.U = u3;
Pair3.V = v3;
Level = SH5Level.Trible;
}
/// <summary>
/// 通过字符串创建SH5结构
/// </summary>
public SH5(string str)
{
var matches = Regex.Matches(str, "[A-Z][0-9a-z]+");
Level = (SH5Level)matches.Count;
if (!Enum.IsDefined(Level))
throw new FormatException("不正确的SH5格式");
ReadOnlySpan<char> vstr;
switch (Level)
{
case SH5Level.Single:
vstr = matches[0].ValueSpan;
Pair1.U = ULetters.IndexOf(vstr[0]) + 1;
Pair1.V = FromBase36(vstr[1..]);
break;
case SH5Level.Double:
vstr = matches[0].ValueSpan;
Pair1.U = AlphaBetD.IndexOf(vstr[0]);
Pair1.V = FromBase36(vstr[1..]);
vstr = matches[1].ValueSpan;
Pair2.U = AlphaBetD.IndexOf(vstr[0]);
Pair2.V = FromBase36(vstr[1..]);
PrefixCount = GetPrefixCount(str);
break;
case SH5Level.Trible:
vstr = matches[0].ValueSpan;
Pair1.U = ULetters.IndexOf(vstr[0]) + 1;
Pair1.V = FromBase36(vstr[1..]);
vstr = matches[1].ValueSpan;
Pair2.U = ULetters.IndexOf(vstr[0]) + 1;
Pair2.V = FromBase36(vstr[1..]);
vstr = matches[2].ValueSpan;
Pair3.U = ULetters.IndexOf(vstr[0]) + 1;
Pair3.V = FromBase36(vstr[1..]);
break;
}
}
/// <summary>
/// 字符串形式
/// </summary>
public override string ToString()
{
var result = new StringBuilder();
switch (Level)
{
case SH5Level.Single:
result.Append(ULetters[Pair1.U - 1]);
result.Append(ToBase36(Pair1.V));
break;
case SH5Level.Double:
result.Append(Prefix);
result.Append(AlphaBetD[Pair1.U]);
result.Append(ToBase36(Pair1.V));
result.Append(AlphaBetD[Pair2.U]);
result.Append(ToBase36(Pair2.V));
break;
case SH5Level.Trible:
result.Append(ULetters[Pair1.U - 1]);
result.Append(ToBase36(Pair1.V));
result.Append(ULetters[Pair2.U - 1]);
result.Append(ToBase36(Pair2.V));
result.Append(ULetters[Pair3.U - 1]);
result.Append(ToBase36(Pair3.V));
break;
}
return result.ToString();
}
/// <summary>
/// 倒序计算的值
/// </summary>
public IEnumerator<int> GetEnumerator()
{
ulong v1, v2, v3;
switch (Level)
{
case SH5Level.Single:
v1 = Pair1.V;
while (v1 != 0)
{
yield return Pair1.U * (int)(v1 % 5)
+ Pair1.U / AlphaBetS.Length;//额外的规则
v1 /= 5;
}
yield break;
case SH5Level.Double:
v1 = Pair1.V;
v2 = Pair2.V;
while (v1 != 0 || v2 != 0)
{
yield return Pair1.U * (int)(v1 % 5)
+ Pair2.U * (int)(v2 % 5);
v1 /= 5;
v2 /= 5;
}
yield break;
case SH5Level.Trible:
v1 = Pair1.V;
v2 = Pair2.V;
v3 = Pair3.V;
while (v1 != 0 || v2 != 0 || v3 != 0)
{
yield return Pair1.U * (int)(v1 % 5)
+ Pair2.U * (int)(v2 % 5)
+ Pair3.U * (int)(v3 % 5);
v1 /= 5;
v2 /= 5;
v3 /= 5;
}
yield break;
}
}
IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() => GetEnumerator();
}
RandomItem得到隨機的列表項目，PopRandomItem得到並且移除隨機的列表項目。
FindAll為找到字符在字符串中出現的所有位置。
以下是核心的加密算法和解密算法。
using ClassicalCryptography.Interfaces;
using static ClassicalCryptography.Calculation.ShortHide5.SH5;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using ClassicalCryptography.Utils;
namespace ClassicalCryptography.Calculation.ShortHide5;
/// <summary>
/// ShortHide5密码
/// </summary>
[Introduction("ShortHide5密码", "一种自创的英文文本加密方法。")]
public class ShortHide5 : ICipher<string, string>
{
private static readonly string[] sGroups;//26
private static readonly string[,] dGroups;//25*25
static ShortHide5()
{
Span<char> span = stackalloc char[25];
sGroups = new string[26];
int slen = AlphaBetS.Length;
for (int u1 = 1; u1 <= 26; u1++)
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
span[i] = AlphaBetS[(u1 * i + u1 / slen) % slen];
sGroups[u1 - 1] = new(span[..5]);
}
dGroups = new string[25, 25];
slen = AlphaBetD.Length;
for (int u1 = 1; u1 <= 25; u1++)
{
for (int u2 = 1; u2 <= 25; u2++)
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
for (int j = 0; j < 5; j++)
span[i + (i << 2) + j] = AlphaBetD[(u1 * i + u2 * j) % slen];
dGroups[u1 - 1, u2 - 1] = new(span);
}
}
}
/// <summary>
/// 密码类型
/// </summary>
public CipherType Type => CipherType.Calculation;
/// <summary>
/// 解密指定的内容
/// </summary>
/// <param name="cipher"></param>
public static string DecryptSH5(SH5 cipher)
{
var alphaBet = cipher.GetAlphaBet();
int index = 28;//最大加密长度
Span<char> text = stackalloc char[index];
foreach (var value in cipher)
text[--index] = alphaBet[value % alphaBet.Length];
return $codeholder_4amp;quot;{cipher.Prefix}{text[index..]}";
}
/// <summary>
/// 解密指定的内容
/// </summary>
/// <param name="cipherText"></param>
public string Decrypt(string cipherText)
{
return DecryptSH5(new(cipherText));
}
/// <summary>
/// 加密指定的内容
/// </summary>
/// <param name="plainText">纯英文单词</param>
public static SH5 EncryptSH5(string plainText)
{
var results = EncryptSingles(plainText);
if (results.Count > 0)
return results.Count == 1 ? results[0] : results.RandomItem();
results = EncryptDoubles(plainText);
if (results.Count > 0)
return results.RandomItem();
return EncryptTrible(plainText, plainText.ToHashSet());
}
/// <summary>
/// 加密指定的内容
/// </summary>
/// <param name="plainText">纯英文单词</param>
public string Encrypt(string plainText)
{
return EncryptSH5(plainText).ToString();
}
/// <summary>
/// 随机的3组加密
/// </summary>
/// <param name="plainText">要加密的内容</param>
/// <param name="count">要加密的数量(可能有部分重复项)</param>
public static List<SH5> EncryptTribles(string plainText, int count = 100)
{
var result = new List<SH5>();
var set = plainText.ToHashSet();
for (int i = 0; i < count; i++)
result.Add(EncryptTrible(plainText, set));
return result;
}
private static SH5 EncryptTrible(string plainText, HashSet<char> set)
{
if (set.IsSubsetOf(AlphaBetT))
{
char[] group = new char[125];
int u1 = 0, u2 = 0, u3 = 0;
while (!set.IsSubsetOf(group))
{
u1 = Random.Shared.Next(26) + 1;
u2 = Random.Shared.Next(26) + 1;
u3 = Random.Shared.Next(26) + 1;
int p = 0;
for (int i = 0; i < 5; i++)
for (int j = 0; j < 5; j++)
for (int k = 0; k < 5; k++)
group[p++] = AlphaBetT[(i * u1 + j * u2 + k * u3) % 64];
}
ulong v1 = 0, v2 = 0, v3 = 0;
ulong b = 1;
for (int i = plainText.Length - 1; i >= 0; i--)
{
checked
{
var t = group.FindAll(plainText[i]).RandomItem();
v1 += (ulong)(t / 25) * b;
v2 += (ulong)((t % 25) / 5) * b;
v3 += (ulong)(t % 5) * b;
b += b << 2;//base *= 5;
}
}
return new(u1, v1, u2, v2, u3, v3);
}
throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(plainText), "无法加密指定的内容");
}
/// <summary>
/// 随机的2组加密
/// </summary>
/// <param name="uText">要加密的内容</param>
/// <param name="count">要加密的数量(可能有部分重复项)</param>
/// <param name="minimize">最小化处理(可消除重复项,但结果大大减少)</param>
public static List<SH5> EncryptDoubles(string uText, int count = 100, bool minimize = false)
{
var result = new List<SH5>();
int prefixCount = GetPrefixCount(uText);
uText = uText[prefixCount..].ToUpper();
var set = uText.ToHashSet();
if (set.Count > 25)
return result;
var list = new List<(int U1, int U2)>();
for (int u1 = 0; u1 < 25; u1++)
{
for (int u2 = 0; u2 < 25; u2++)
{
if (set.IsSubsetOf(dGroups[u1, u2]))
list.Add((u1 + 1, u2 + 1));
}
}
if (list.Count == 0)
return result;
if (minimize)
count = Math.Min(count, list.Count);
for (int j = 0; j < count; j++)
{
(int u1, int u2) = minimize ? list.PopRandomItem() : list.RandomItem();
ulong v1 = 0, v2 = 0;
ulong b = 1;
var group = dGroups[u1 - 1, u2 - 1];
for (int i = uText.Length - 1; i >= 0; i--)
{
checked
{
var t = group.FindAll(uText[i]).RandomItem();
v1 += (ulong)(t / 5) * b;
v2 += (ulong)(t % 5) * b;
b += b << 2;//base *= 5;
}
}
result.Add(new(u1, v1, u2, v2, prefixCount));
}
return result;
}
/// <summary>
/// 1组加密
/// </summary>
public static List<SH5> EncryptSingles(string uText)
{
var result = new List<SH5>();
uText = uText.ToUpper();
var set = uText.ToHashSet();
if (set.Count > 5)
return result;
var list = new List<int>();
for (int u1 = 0; u1 < sGroups.Length; u1++)
{
if (set.IsSubsetOf(sGroups[u1]))
list.Add(u1);
}
for (int j = 0; j < list.Count; j++)
{
int u1 = list[j];
if (sGroups[u1][0] != uText[0])
{
ulong v1 = 0;
ulong b = 1;
for (int i = uText.Length - 1; i >= 0; i--)
{
checked
{
v1 += (ulong)sGroups[u1].IndexOf(uText[i]) * b;
b += b << 2;//base *= 5;
}
}
result.Add(new(u1 + 1, v1));
}
}
return result;
}
}