盗贼密语

布鲁斯·施奈尔设计的Solitaire密码的Rust实现。

摘要

Solitaire密码是由著名的密码学家布鲁斯·施奈尔为尼尔·斯蒂芬森的小说《密码宇宙》发明的。它涉及使用标准的52张扑克牌牌组，以及两张（最好是不同的）小丑牌来生成密钥流，该密钥流与明文消息结合以产生加密的密文。您可以在这里了解更多关于Solitaire密码的信息。

算法

Solitaire密码中有三种不同的操作：初始化牌组、加密明文和解密密文。每个操作都使用了许多相同的步骤，只有一两个不同。以下是详细步骤：

初始化牌组

要开始生成密钥流，用户必须首先正确地初始化牌组。通常使用密码；一个单词或句子。在我们的例子中，我们将使用密码 SOLITAIRE。从第一步开始，然后对密码中的每个字母重复第二步至第六步。在我们的例子中，您将执行这些步骤九次。请注意，您始终以牌面向上工作，因此牌组顶部的牌始终对您可见。

1. 重新排列牌组。按照面值和花色重新排列牌组：从A到K，每个花色按桥牌顺序（梅花、方块、红心、黑桃）。最后是两张小丑牌，称为A和B（如何区分小丑牌由您决定，但您必须始终如一地确定A和B是哪两张小丑牌）。

2. 移动小丑A。在牌组中找到小丑A，并将其向下移动一个位置；也就是说，将其与下面的牌交换。如果小丑A是牌组中的最后一张牌，将其放在牌组的顶部下面。

3. 移动小丑B。在牌组中找到小丑B，并将其向下移动两个位置。如果小丑B是牌组的倒数第二张牌，将其放在牌组的顶部下面。如果小丑B是牌组中的最后一张牌，将其放在从顶部数第二张牌的下面。

4. 进行三次分割。将牌堆中第一张Joker牌之上的所有牌（无论哪张Joker牌）与第二张Joker牌之下的所有牌进行交换。例如：如果牌堆排列如下

4 of spades, 3 of clubs, Joker B, ...rest of the cards..., Joker A, King of diamonds, Queen of
Hearts

执行三次分割后，牌堆将看起来像这样

King of diamonds, Queen of Hearts, Joker B, ...rest of the cards..., Joker A, 4 of spades, 3 of
clubs

5. 进行计数分割。查看牌堆中的最后一张牌，并使用下方的卡片值表将其转换为数字。然后，从牌堆顶部开始向下数这么多张牌，并在那里分割牌堆。将分割后的牌放在牌堆的最后一张牌之前。例如，如果您的牌堆排列如下

3 of clubs, 2 of hearts, 9 of spades, ...rest of the cards..., 2 of clubs

执行计数分割后，牌堆将看起来像这样

9 of spades, ...rest of the cards..., 3 of clubs, 2 of hearts, 2 of clubs

卡片值表

注意，无论哪张，Jokers的值都是53。

6. 进行值分割。值分割与计数分割非常相似，只是它使用密码中的字母值来确定在牌堆中分割的位置。要确定在牌堆中分割的位置，请参考下方的字母值表。分割牌堆后，将卡片放在牌堆的最后一张牌之前，就像进行计数分割时那样。例如，使用上面的密码SOLITAIRE，以字母S为密钥，您向下数十九张牌，分割牌堆，然后将这十九张牌放在牌堆的最后一张牌之前。

字母值表

加密明文

要加密明文，您必须首先生成一个与要加密的明文长度相同的密钥流。然后，对于明文消息中的每个字符，将其与相应的密钥流字符相加，以产生加密的密文字符。具体步骤如下

1. 编码特殊字符。Solitaire密码不支持对非字母（A-Z）字符进行操作。因此，您必须首先将任何特殊字符编码为一系列字母字符的组合。Thieves' Cant只支持有限的非字母字符子集，如下方的非字母编码表所示。例如：消息HELLO WORLD将被编码为HELLOXZAWORLD。

非字母编码表

2. 分组明文字符。按照惯例，明文消息应分成每组五个字符。如果最后一个组中没有五个字符，则使用'Z'字符填充消息。例如：消息HELLOXZAWORLD被分成字符串HELLO XZAWO RLDZZ。

3. 将每个字符转换为数字。使用上面的字母值表，将明文中的每个字母转换为相应的数字值。

4. 设置牌堆。使用上面的步骤，使用给定的密码设置牌堆。

5. 找到输出牌。按照“键入牌组”操作中的步骤2-6进行操作。然后，为了找到输出牌，首先查看牌组的顶部牌，并使用上面的牌值表将其转换为数字。然后，向下数这么多张牌，并记录你数过的牌之后的牌。例如，如果你有以下牌组

3 of clubs, 2 of diamonds, ace of spades, 9 of hearts, ...rest of the cards...

输出牌将是红桃9，其值为35。

6. 生成密文字符。将输出牌的值加上明文字符的值。如果得到的总和大于26，则从总和减去26，直到值小于或等于26。使用上面的字母值表将该值转换为字符。

7. 重复操作。对明文信息中的每个字符重复步骤5和6。

按照上述步骤，使用密钥SOLITAIRE对文本HI THERE进行加密，将得到密文OEPXV NZLBM。

解密密文

为了解密密文，用户应遵循上面“加密明文”部分中的所有步骤。然而，在第4步生成明文值时，你应从牌输出值中减去密文字符的值。如果得到的结果小于1，则将26加到该值上，直到它在1到26之间。然后使用字母值表将该值转换为字符。请记住从明文的末尾移除任何'Z'填充字符，并将特殊字符编码解码为正确的字符。

用法

$ tvct deck -n // Generate a new, randomly shuffled deck.

$ tvct deck -n -f key.deck // Generate a new, randomly shuffled deck, in a new location.

$ tvct deck -n -k "SOLITAIRE" -f key.deck // Generate a new deck, keyed using the string "SOLITAIRE", with a new file location.

$ tvct deck // Print out the order of the cards within the deck.

$ tvct encrypt "HELLO WORLD" // Encrypt a message; output: OAHBF TUMYB BELRT

$ tvct encrypt -f key.deck "HELLO WORLD" // Encrypt the message using a different key file

$ tvct decrypt "OAHBF TUMYB BELRT" // Decrypt the ciphertext, output: HELLO WORLD

$ tvct decrypt -f key.deck "OOAHBF TUMYB BELRT" // Decrypt the ciphertext with a different key file