具有不同字母长度的替换密码答案

【问题标题】：substitution cipher with different alphabet length具有不同字母长度的替换密码
【发布时间】：2011-02-21 06:42:53
【问题描述】：

我想实现一个简单的替换密码来屏蔽 URL 中的私有 id。

我知道我的 ID 会是什么样子（大写 ASCII 字母、数字和下划线的组合），而且它们会相当长，因为它们是组合键。我想使用更长的字母来缩短生成的代码（我想使用大写和小写的 ASCII 字母、数字，仅此而已）。所以我传入的字母是

[A-Z0-9_] (37 chars)

我的输出字母是

[A-Za-z0-9] (62 chars)

因此~~压缩率接近 50%~~ 可以得到合理的压缩量。

假设我的网址如下所示：

/my/page/GFZHFFFZFZTFZTF_24_F34

我希望它们看起来像这样：

/my/page/Ft32zfegZFV5

显然两个数组都会被打乱以带来一些随机顺序。

这不一定是安全的。如果有人想通了：很好，但我不希望这个方案很明显。

我想要的解决方案是将字符串转换为基数 37 的整数表示，将基数转换为 62，然后使用第二个字母写出该数字。是否有任何可用的示例代码可以做类似的事情？ Integer.parseInt() 有一些类似的逻辑，但它被硬编码为使用标准数字行为。

有什么想法吗？

我正在使用 Java 来实现这一点，但任何其他语言的代码或伪代码当然也有帮助。

【问题讨论】：

标签： java string algorithm encryption

【解决方案1】：

我现在有一个可行的解决方案，您可以在这里找到：

http://pastebin.com/Mctnidng

问题在于 a) 我在这部分的长代码中失去了精度：

value = value.add(//
    BigInteger.valueOf((long) Math.pow(alphabet.length, i)) // error here
        .multiply(
            BigInteger.valueOf(ArrayUtils.indexOf(alphabet, c))));

（只是不够长）

和 b) 每当我有一个以字母表中偏移量 0 处的字符开头的文本时，它就会被删除，所以我需要添加一个长度字符（单个字符在这里就可以了，因为我的代码永远不会和字母一样长）

【讨论】：

【解决方案2】：

莫名其妙的Character.MAX_RADIX只有36，但你总是可以编写自己的基础转换例程。以下实现不是高性能的，但它应该是一个很好的起点：

import java.math.BigInteger;
public class BaseConvert {
    static BigInteger fromString(String s, int base, String symbols) {
        BigInteger num = BigInteger.ZERO;
        BigInteger biBase = BigInteger.valueOf(base);
        for (char ch : s.toCharArray()) {
            num = num.multiply(biBase)
                     .add(BigInteger.valueOf(symbols.indexOf(ch)));
        }
        return num;
    }
    static String toString(BigInteger num, int base, String symbols) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        BigInteger biBase = BigInteger.valueOf(base);
        while (!num.equals(BigInteger.ZERO)) {
            sb.append(symbols.charAt(num.mod(biBase).intValue()));
            num = num.divide(biBase);
        }
        return sb.reverse().toString();
    }
    static String span(char from, char to) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (char ch = from; ch <= to; ch++) {
            sb.append(ch);
        }
        return sb.toString();
    }
}

然后你可以有一个main() 测试工具，如下所示：

public static void main(String[] args) {
    final String SYMBOLS_AZ09_ = span('A','Z') + span('0','9') + "_";
    final String SYMBOLS_09AZ = span('0','9') + span('A','Z');
    final String SYMBOLS_AZaz09 = span('A','Z') + span('a','z') + span('0','9');

    BigInteger n = fromString("GFZHFFFZFZTFZTF_24_F34", 37, SYMBOLS_AZ09_);

    // let's convert back to base 37 first...
    System.out.println(toString(n, 37, SYMBOLS_AZ09_));
    // prints "GFZHFFFZFZTFZTF_24_F34"

    // now let's see what it looks like in base 62...       
    System.out.println(toString(n, 62, SYMBOLS_AZaz09));
    // prints "ctJvrR5kII1vdHKvjA4"

    // now let's test with something we're more familiar with...
    System.out.println(fromString("CAFEBABE", 16, SYMBOLS_09AZ));
    // prints "3405691582"

    n = BigInteger.valueOf(3405691582L);
    System.out.println(toString(n, 16, SYMBOLS_09AZ));
    // prints "CAFEBABE"        
}

一些观察

如果数字可以超过long，BigInteger 可能是最简单的
您可以将符号 String 中的 char 改组，只需坚持一个“秘密”排列

关于“50% 压缩”的说明

您通常不能期望 base 62 字符串的长度大约是 base 36 字符串的一半。这是基数为 10、20 和 30 的 Long.MAX_VALUE：

    System.out.format("%s%n%s%n%s%n",
        Long.toString(Long.MAX_VALUE, 10), // "9223372036854775807"
        Long.toString(Long.MAX_VALUE, 20), // "5cbfjia3fh26ja7"
        Long.toString(Long.MAX_VALUE, 30)  // "hajppbc1fc207"
    );

【讨论】：

是的，听起来和我现在写的代码一模一样。完成后我会发布我自己的答案

【解决方案3】：

这根本不是替代密码，但你的问题很清楚。

看看 Base85：http://en.wikipedia.org/wiki/Ascii85

对于 Java（由 Wikipedia 文章间接链接）：

【讨论】：

这是正确的方向，但我想要一些更符合我自己需求的定制