2 blog bejegyzésnél szerepel:
Telefonos billentyűzettel kódolunk/dekódolunk
15 db hozzá kapcsolódó címke:
2018 (24), 2021 (24), algoritmus (26), ASCII (4), élményalapú tanulás (18), grafikus felhasználói felület (32), Java forráskód (50), kódolás/dekódolás (6), objektumorientált programozás (67), programozás (87), programozási tételek (20), statisztika (5), swing (23), szakmai modul (78), tesztelés (10)
Időnként készítünk oktatóprogramokat is tanfolyamainkon. Most az volt a cél, hogy kódolás/dekódolás szakterület egyik ismert betűkeveréses algoritmusának működését mutassa be lépésről-lépésre az oktatóprogram. A rácsrejtjelezést választottuk.
Az elkészült program Java swing-es felületű és Windows Classic look-and-feel bőrrel így néz ki működés közben:
A rácsrejtjelezés a képernyőképen látható 4×4-es Kódrács használatán alapul.
A titkosítandó szöveget karakterenként beleírjuk az aktuális kódrácsba soronként lefelé, azon belül balról jobbra haladva. Ha a négy pozíció betelt, akkor el kell fordítani a kódrácsot az óramutató járásával megegyező irányban 90 fokkal. Ha a szöveg hosszabb 16 karakternél, akkor elölről kell kezdeni. Ha készen vagyunk, akkor soronként haladva leírjuk egymás után a kódrácsban található karaktereket.
A megfejtéshez ismernünk kell a titkosított karaktersorozaton kívül a felhasznált kódrácsot is. A karaktersorozatot soronként lefelé haladva beírjuk a kódrácsba, az ismert kódrácsot ráhelyezve soronként lefelé, azon belül balról jobbra haladva kiolvashatjuk a megfejtést. Természetesen a kódrácsot most is forgatni kell minden negyedik karakter után.
Megfigyelhető, hogy bármely karaktert tudunk titkosítani és megfejteni. Ezért a rácsrejtjelezés ebből a szempontból univerzális módszer.
A kódrács ismerete nélkül a titkosított szöveg nem fejthető meg, tartalmára csak nehézkes következtetést adhatunk. Például, ha tudjuk, hogy milyen nyelvű a titkosított szöveg, akkor támpontot adhat a megfejtéséhez a nyelv ábécéjében előforduló betűk ismert gyakorisága.
A képernyőkép éppen a megfejtés egyik pillanatában készült. A feladó továbbította a titkosított szöveget és a kódrácsot a címzettnek, aki elkezdte annak megfejtését. A negyedik karakter a b volt, utoljára erre kattintott a (4;4) pozícióban. Ezt követte egy rácsforgatás, amelyhez tartozik egy ablak, amely megjeleníti a „Rácsforgatás következik.” szöveget. Ezután a kódrács elfordult, és a következő cella a második sor első cellája lesz. Ha hibás cellára, pozícióra kattintunk, akkor a következő hibaüzeneteket kaphatjuk: „Hibáztál! Folytathatod a titkosítást.” vagy „Hibáztál! Folytathatod a megfejtést.” Ha befejeztük a titkosítást, vagy a megfejtést, akkor a következő üzeneteket kaphatjuk: „A kódolás sikerült.” vagy „A megfejtés sikerült.”
A program tartalmaz egy gyakorlást támogatandó szövegkészletet. Ennek minden eleme 16 hosszúságú, az egyszerűség kedvéért – így nem kell véletlenszerű karakterekkel feltölteni a rács kimaradt celláit, illetve nem kell 16-os csoportokkal foglalkozni.
A Titkosítás és megfejtés fülön látható egy véletlenszerűen kiválasztott szöveg, amelyet karakterenként kódolni lehet a kódrács megfelelő cellájára kattintva. Ha kész, a Továbbítás gombbal a feladó elküldi a címzettnek a titkosított karaktersorozatot, aki hasonlóan megfejti. „Útközben” megfigyelhető, hogy éppen hányadik elforgatásnál tartunk és természetesen megjelenik az aktuális ráccsal titkosított szöveg is.
Az űrlapon lévő Kódrács csoportablak az aktuálisan, véletlenszerűen legenerált kódrácson kívül a kiválasztott cellák pozícióit is tartalmazza. Az (1;1) pozícióban a bal felső cella található. A kódrács a Másik nyomógombbal véletlenszerűen újragenerálható. Ennek megvalósításakor több probléma, ötlet is felmerülhet. Például használható visszalépéses keresés algoritmus.
Most nem specifikáljuk részletesebben, például objektumorientált tervezés, eseménykezelés, háttérbeli objektumok vagy GUI komponensek működésének/vezérlésének szintjén. Aki kedvet kapott és úgy érzi, hogy meg tudja ugrani ezt a kihívást, akkor bátran elkészítheti. Hajrá! Mivel oktatóprogram, szükséges hozzá Leírás és Teszt is.
A bejegyzéshez tartozó teljes forráskódot ILIAS e-learning tananyagban tesszük elérhetővé tanfolyamaink résztvevői számára.
A Java SE szoftverfejlesztő tanfolyamunkon, a szakmai modul Objektumorientált programozás témakörét követő 29-36. óra Grafikus felhasználói felület alkalmain már tudunk egyszerűbb oktatóprogramot tervezni, kódolni, tesztelni.
Nemrég egy betűket és számokat tartalmazó kódolt szöveget kaptam azzal a kéréssel, hogy próbáljam megfejteni. A titkosított szöveget a következő formátumban kaptam:
88.222.666.333.444.888.33.333. Azt is lehetett róla tudni, hogy a megfejtés csak az angol ábécé betűit és számokat tartalmazhat. Ilyen és ehhez hasonló kódok megfejtéseit az Ingress nevű AR (augmented reality) játékban lehet felhasználni (Android és iOS platformon is elérhető), ahol a játék fejlesztői mindig valamilyen egyszerűbb kódolással juttatják el a játékosok egy csoportja számára a kódokat, amiért a játékban extra felszereléshez lehet jutni. Az előző fordulókban már találkoztam Base64 és Morse-kódolással is, így gyanítottam, hogy a mostani feladvány megfejtése sem lehet nehéz feladat. Úgy gondoltam, hogy a számok közötti pontok egy-egy karakter elválasztását jelenthetik, míg a számjegyek darabszáma is hordozhat hasznos információt, nem csak az értékük. Informatikus lévén rögtön az ASCII tábla jutott eszembe, de bárhogy próbáltam valamilyen leképező függvényt alkotni, nem sikerült a számokat leszűkíteni a betűk és számok tartományára. A végső megoldást egy csapattársam segített megtalálni, aki a jobb oldalon látható képet küldte el nekem.
Például kódoljuk a SZOFTVERFEJLESZTES szöveget és ezt kapjuk: 7777.9999.666.333.8.888.33.777.333.33.5.555.33.7777.9999.8.33.7777, amit dekódolva természetesen visszakapjuk az eredeti szöveget. Hogyan működik mindez?
Tegyük fel, hogy a kódolás és dekódolás során csak az angol ábécé nagybetűit és a szóközt fogjuk használni. Hasznos néhány konstans deklarációja: a nyomógombok feliratai szövegként ( TABLE1) és tömbben ( TABLE2), szeparátorok nélküli ábécé ( TABLE3) a kódolás elvégzéséhez, valamint a dekódoláshoz szükséges szöveg ( TABLE4):
|
1 2 3 4 5 6 7 8 |
private static final String TABLE1=" ;;ABC;DEF;GHI;JKL;MNO;PQRS;TUV;WXYZ"; private static final String[] TABLE2=TABLE1.split(";"); private static final String TABLE3=String.join("", TABLE2); //" ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ" private static final String TABLE4="023456789"; |
A kódolás elvégzését ellenőrzésnek kell megelőznie, hiszen a paraméterként átvett szöveg (
text) nem kódolható ha üres (
isEmpty()) vagy érvénytelen karaktert tartalmaz (olyat, ami nem szerepel a telefon nyomógombjain: ékezetes vagy írásjel). Bármilyen probléma esetén a kódoló metódus kivételt dob. A kódolás során a szöveget automatikusan nagybetűsként értelmezzük.
A kódolás során minden karakter (pl.:
E) esetén ki kell választani, hogy a
TABLE2 tömb melyik elemében szerepel (pl.:
j=3, a nyomógomb felirata
DEF) és a
j-edik elemben tárolt szöveg hányadik pozícióján található (pl.:
index=1). Tehát tudjuk, hogy a
C karakter kódja
33, azaz ehhez a 3-as gombot kétszer (
index+1) kell lenyomni. A Java nyelvben tömbök indexelése és a szövegben lévő karakterek pozíciója is nulla bázisú sorszámmal történik. A karakterek 1-4 (változó) hosszú kódjai közé pont kerül (
coded).
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 |
public static String coding(String text) throws IllegalArgumentException { //ellenőrzés if(text.isEmpty()) throw new IllegalArgumentException("Empty string for coding."); text=text.toUpperCase(); if(!isValidText(text, TABLE3)) throw new IllegalArgumentException( "Invalid character found in coding string."); //kódolás String coded=""; for(int i=0; i<text.length(); i++) { int j=0; while(!TABLE2[j].contains(""+text.charAt(i))) j++; int index=TABLE2[j].indexOf(""+text.charAt(i)); for(int k=0; k<=index; k++) coded+=j; coded+='.'; } return coded.substring(0, coded.length()-1); } |
A dekódolás elvégzését is ellenőrzésnek kell megelőznie, hiszen a paraméterként átvett szöveg (
text) nem dekódolható ha üres (
isEmpty()) vagy érvénytelen karaktert tartalmaz (olyat, ami nem feleltethető meg a telefon nyomógombjain található karakterek egyikének). Bármilyen probléma esetén a dekódoló metódus is kivételt dob.
A dekódolás során minden karakter kódja (pl.:
33) esetén szükség van annak hosszára (
length=2) és első karakterére számként (
index=3). Ezek alapján tudjuk, hogy a
TABLE2 tömb
index-edik (
DEF) elemének
length-1-edik eleme a dekódolt karakter (
E). A dekódoló metódus nem tesz szeparátort a dekódolt karakterek (
decoded) összefűzése során. A változó hosszúságú kódolt szöveg elemeiből egykarakteres dekódolt szövegdarabok keletkeznek.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 |
public static String decoding(String text) throws IllegalArgumentException { //ellenőrzés if(text.isEmpty()) throw new IllegalArgumentException("Empty string for decoding."); String[] text2=text.split("\\."); String text3=String.join("", text2); if(!isValidText(text3, TABLE4)) throw new IllegalArgumentException( "Invalid character found in decoding string."); //dekódolás String decoded=""; for(int i=0; i<text2.length; i++) { int index=Integer.parseInt(""+text2[i].charAt(0)); int length=text2[i].length(); decoded+=TABLE2[index].charAt(length-1); } return decoded; } |
A logikai értékkel visszatérő ellenőrző függvény ( isValidText()) feladata eldönteni, hogy a kódolás/dekódolás során használandó szöveg ( text) minden karaktere feldolgozható, azaz a folyamat során értelmezhető (másképpen: a validCharacters szöveg tartalmazza). Optimális esetben a text hossza megegyezik a benne lévő feldolgozható/értelmezhető karakterek számával (végighalad a ciklus a text-en), egyébként leáll a ciklus az első problémás karakternél.
|
1 2 3 4 5 6 7 |
private static boolean isValidText( String text, String validCharacters) { int i=0; while(i<text.length() && validCharacters.contains(""+text.charAt(i))) i++; return (i==text.length()); } |
A bejegyzéshez tartozó teljes forráskódot ILIAS e-learning tananyagban tesszük elérhetővé tanfolyamaink résztvevői számára.
Ez a feladat a Java SE szoftverfejlesztő tanfolyam szakmai moduljának 21-24. óra: Objektumorientált programozás, 2. rész alkalmához, valamint minden tanfolyamunk orientáló moduljának 1-4. óra: Programozási tételek alkalmához kapcsolódik.