利用Python破解摩斯密碼

2022-02-19 13:01:33

在電影《無間道》中，劉建明（劉德華飾）作為黑幫的臥底在一次行動中發現了警察的臥底陳永仁（梁朝偉飾）與黃警督（黃秋生飾）通過摩斯電碼進行通訊，經過緊急的群發區域簡訊 "有內鬼，終止交易" 避免了黑幫頭目被抓。

通過動圖能看到黃警督和陳永仁僅通過手指的敲擊就能完成通訊，是不是很神奇？

摩爾斯電碼

摩斯密碼的定義如下：

摩爾斯電碼（又譯為摩斯密碼，英語：Morse code）是一種時通時斷的訊號程式碼，通過不同的排列順序來表達不同的英文字母、數位和標點符號。是由美國人艾爾菲德·維爾與薩繆爾·摩爾斯在1836年發明。

摩爾斯電碼是一種早期的數碼化通訊形式，它依靠一系列的點和劃來傳遞編碼資訊，它的程式碼包括五種：

點（ · ）：1 （讀 “滴” dit ，時間佔據1t ）
劃（—）：111 （讀 “嗒” dah ，時間佔據3t ）
字元內部的停頓（在點和劃之間）：0 （時間佔據1t ）
字元間停頓：000 （時間佔據3t ）
單詞間的停頓：0000000 （時間佔據7t ）

點的長度（也就是上面的時間長度t）決定了發報的速度。

我們的英文字母、數位和標點符號與摩斯密碼的對照圖如下：

我們現在要傳送 “M O R S E(空格) C O D E” （morse code）這單詞，通過查表可知，它應該是這樣

—— ——— ·—· ··· · / —·—· ——— —·· ·

對應的報文應該如下（滴表示敲擊，▢ 表示停頓）

滴滴滴▢滴滴滴▢▢▢滴滴滴▢滴滴滴▢滴滴滴▢▢▢滴▢滴滴滴▢滴▢▢▢滴▢滴▢滴▢▢▢滴▢▢▢▢▢▢▢滴滴滴▢滴▢滴滴滴▢滴▢▢▢滴滴滴▢滴滴滴▢滴滴滴

是不是很有意思？

Python實現

用 Python 實現摩斯密碼的加解密，其實很簡單，只需要把對照表放在一個字典中，加密的時候將明文拆分，然後從字典中取出對應的密碼組合在一起，解密的時候就是通過密文去對照表找對應的明文，然後拼在一起就行。

摩斯密碼對照表

我們把摩斯密碼對照表用字典儲存之後，是這樣的：

MORSE_CODE_DICT = {
                   'A': '.-', 'B': '-...', 'C': '-.-.', 'D': '-..', 'E': '.',
                   'F': '..-.', 'G': '--.', 'H': '....', 'I': '..', 'J': '.---', 'K': '-.-',
                   'L': '.-..', 'M': '--', 'N': '-.', 'O': '---', 'P': '.--.', 'Q': '--.-',
                   'R': '.-.', 'S': '...', 'T': '-', 'U': '..-', 'V': '...-', 'W': '.--',
                   'X': '-..-', 'Y': '-.--', 'Z': '--..', 
                   '1': '.----', '2': '..---', '3': '...--', '4': '....-', '5': '.....', '6': '-....', 
                   '7': '--...', '8': '---..', '9': '----.', '0': '-----', 
                   ', ': '--..--', '.': '.-.-.-', '?': '..--..', '/': '-..-.', '-': '-....-', 
                   '(': '-.--.', ')': '-.--.-'
                   }

加密

加密的過程就是將明文通過對照表翻譯成密文的過程。

我們逐個讀取明文，如果是字母、數位或者標點符號就到字典裡面找對應的密碼，字元之間用空格隔開，如果是單詞之間的空格，就新增兩個連續空格，以隔開單詞。

加密過程的程式碼如下：

def encrypt(message):
    cipher = ''
    for letter in message:
        if letter != ' ':
            # 查字典並新增對應的摩斯密碼
            # 用空格分隔不同字元的摩斯密碼
            cipher += MORSE_CODE_DICT[letter] + ' '
        else:
            # 1個空格表示不同的字元
            # 2表示不同的詞
            cipher += ' '
    return cipher

解密

在解密的情況下，我們首先在要解碼的字串末尾新增一個空格，我們從字串中提取字元。

一旦我們得到一個空格，我們就會在提取的字元序列（或我們的莫爾斯電碼）中查詢相應的英語字元，並將其新增到將儲存結果的變數中。

一旦我們得到 2 個連續的空格，我們就會向包含解碼字串的變數新增另一個空格。

字串末尾的最後一個空格將幫助我們識別莫爾斯電碼字元的最後一個序列。

解密過程的程式碼如下：

# 將字串從摩斯解密為英文的函數
def decrypt(message):
    # 在末尾新增額外空間以存取最後一個摩斯密碼
    message += ' '
    decipher = ''
    citext = ''
    global i
    for letter in message:
        # 檢查空間
        if letter != ' ':
            i = 0
            # 在空格的情況下
            citext += letter
        # 在空間的情況下
        else:
            # 如果 i = 1 表示一個新字元
            i += 1
            # 如果 i = 2 表示一個新單詞
            if i == 2:
                # 新增空格來分隔單詞
                decipher += ' '
            else:
                # 使用它們的值存取金鑰（加密的反向）
                decipher += list(MORSE_CODE_DICT.keys())[list(MORSE_CODE_DICT.values()).index(citext)]
                citext = ''
    return decipher

測試

我們先來測試一下加密演演算法：

message = "I LOVE YOU"
result = encrypt(message.upper())
print(result)

執行結果是：

.. .-.. --- ...- . -.-- --- ..-

大家可以自己對照著對映表來看看是否正確。

再測試一下解密演演算法：

message = "..  .-.. --- ...- .  -.-- --- ..-"
result = decrypt(message)
print(result)

執行結果是：

I LOVE YOU

完整程式碼

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
@author: 閒歡
"""

# 表示摩斯密碼圖的字典
MORSE_CODE_DICT = {
                   'A': '.-', 'B': '-...', 'C': '-.-.', 'D': '-..', 'E': '.',
                   'F': '..-.', 'G': '--.', 'H': '....', 'I': '..', 'J': '.---', 'K': '-.-',
                   'L': '.-..', 'M': '--', 'N': '-.', 'O': '---', 'P': '.--.', 'Q': '--.-',
                   'R': '.-.', 'S': '...', 'T': '-', 'U': '..-', 'V': '...-', 'W': '.--',
                   'X': '-..-', 'Y': '-.--', 'Z': '--..',
                   '1': '.----', '2': '..---', '3': '...--', '4': '....-', '5': '.....', '6': '-....',
                   '7': '--...', '8': '---..', '9': '----.', '0': '-----',
                   ', ': '--..--', '.': '.-.-.-', '?': '..--..', '/': '-..-.', '-': '-....-',
                   '(': '-.--.', ')': '-.--.-'
                   }


# 根據摩斯密碼圖對字串進行加密的函數
def encrypt(message):
    cipher = ''
    for letter in message:
        if letter != ' ':
            # 查字典並新增對應的摩斯密碼
            # 用空格分隔不同字元的摩斯密碼
            cipher += MORSE_CODE_DICT[letter] + ' '
        else:
            # 1個空格表示不同的字元
            # 2表示不同的詞
            cipher += ' '
    return cipher


# 將字串從摩斯解密為英文的函數
def decrypt(message):
    # 在末尾新增額外空間以存取最後一個摩斯密碼
    message += ' '
    decipher = ''
    citext = ''
    global i
    for letter in message:
        # 檢查空間
        if letter != ' ':
            i = 0
            # 在空格的情況下
            citext += letter
        # 在空間的情況下
        else:
            # 如果 i = 1 表示一個新字元
            i += 1
            # 如果 i = 2 表示一個新單詞
            if i == 2:
                # 新增空格來分隔單詞
                decipher += ' '
            else:
                # 使用它們的值存取金鑰（加密的反向）
                decipher += list(MORSE_CODE_DICT.keys())[list(MORSE_CODE_DICT.values()).index(citext)]
                citext = ''
    return decipher



def main():
    message = "I LOVE YOU"
    result = encrypt(message.upper())
    print(result)

    message = "..  .-.. --- ...- .  -.-- --- ..-"
    result = decrypt(message)
    print(result)


# 執行主函數
if __name__ == '__main__':
    main()

總結

整個摩斯密碼加密和解密的過程就是對字串的操作，還比較簡單。但是想想那些特務啥的通過敲擊聲或者其他方式去人工解密，還是有點技術難度的。這個加解密的程式裝一下 13 還是蠻有用的，你覺得呢？

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利用Python破解摩斯密碼

目錄

摩爾斯電碼

Python實現

摩斯密碼對照表

加密

解密

測試

完整程式碼

總結

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