Python - 尝试处理文件的位

Question

我最近开始学习Python，我选择通过尝试解决一个我觉得有趣的问题来学习东西。这个问题是获取一个文件（二进制或非二进制）并使用一种简单的方法对其进行加密，例如将其中的每个“1001 0001”替换为“0010 0101”，反之亦然。

然而，我没有找到办法去做。读取文件时，我可以使用 read() 方法创建一个数组，其中每个元素包含一个字节的数据。但是，如果这个字节是我选择替换的字节之一，我该如何用另一个字节替换它，然后将结果信息写入输出加密文件？

提前致谢！

Answer 1

交换字节

10010001

和

00100101

：

#!/usr/bin/env python
import string

a, b = map(chr, [0b10010001, 0b00100101])
translation_table = string.maketrans(a+b, b+a) # swap a,b

with open('input', 'rb') as fin, open('output', 'wb') as fout:
     fout.write(fin.read().translate(translation_table))

Answer 2

read() 返回一个不可变字符串，因此您首先需要将其转换为字符列表。然后遍历列表并根据需要更改字节，最后将列表加入新字符串以写入输出文件。

filedata = f.read()
filebytes = list(filedata)
for i, c in enumerate(filebytes):
    if ord(c) == 0x91:
        filebytes[i] = chr(0x25)
newfiledata = ''.join(filebytes)

Answer 3

按照亚伦的回答，一旦你有一个字符串，那么你也可以使用

translate

或

replace

：

In [43]: s = 'abc'

In [44]: s.replace('ab', 'ba')
Out[44]: 'bac'

In [45]: tbl = string.maketrans('a', 'd')

In [46]: s.translate(tbl)
Out[46]: 'dbc'

文档：Python

string

.

Answer 4

我很抱歉这个有点相关的文字墙——我只是在教学中。

如果你想优化这样的操作，我建议使用numpy。优点是整个翻译操作是通过单个 numpy 操作完成的，而且这些操作是用 C 编写的，所以它和使用 python 一样快。

在下面的示例中，我使用查找表简单地对每个字节与0b11111111进行

XOR

——第一个元素是

0b0000000

的翻译，第二个是

0b00000001

的翻译，第三个是

0b00000010

，依此类推。通过更改查找表，您可以在文件中进行任何类型的翻译。

import numpy as np
import sys

data = np.fromfile(sys.argv[1], dtype="uint8")
lookup_table = np.array(
    [i ^ 0xFF for i in range(256)], dtype="uint8")
lookup_table[data].tofile(sys.argv[2])

为了突出它的简单性，我没有进行参数检查。像这样调用脚本：

python name_of_script.py input_file.txt output_file.txt

直接回答你的问题，如果你想交换

0b10010001

和

0b00100101

，你用这个替换

lookup_table = ...

行：

lookup_table = np.array(range(256), dtype="uint8")
lookup_table[0b10010001] = 0b00100101
lookup_table[0b00100101] = 0b10010001

当然，没有使用 频率分析 不容易破解的查找表加密。但正如您所知，使用一次性密码本的加密是牢不可破的，只要密码本是安全的。这个修改后的脚本使用一次一密来加密或解密（你必须自己创建，存储到一个文件，并以某种方式（有摩擦）安全地传输给消息的预期接收者）：

data = np.fromfile(sys.argv[1], dtype="uint8")
pad = np.fromfile(sys.argv[2], dtype="uint8")
(data ^ pad[:len(data)]).tofile(sys.argv[3])

示例用法（linux）：

$ dd if=/dev/urandom of=pad.bin bs=512 count=5
$ python pytrans.py pytrans.py pad.bin encrypted.bin

收件人然后做：

$ python pytrans.py encrypted.bin pad.bin decrypted.py

中提琴！在 python 中使用三行（加上两行导入）进行快速且牢不可破的加密。