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说明对称密钥分发

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说明对称密钥分发

我可以使用 LaTeX 以编程方式绘制类似的东西吗？

我使用 Adob​​e Illustrator 绘制了这些图，但绘制起来非常耗时。
即使节点相对较少。它试图演示的是安全通信所需的“对称”加密密钥的数量n各方 - 其公式为n(n-1)/2（我尝试使用 LaTeX/MathJax 来渲染它，但由于某种原因它不允许我这样做）。

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而且很难做到完美。正如您在此处看到的，它总是会有少量偏差。这看起来可能不多，但如果节点很多，它就会累加并扭曲输出，并在尝试使所有内容正确匹配时导致问题。

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我想画一个多达 100 个节点的大图，所以最好能用编程的方式完成，而不是手动输入几百行代码。LaTeX 能做到吗？我听说有人说 TeX 是一种完整的图灵完备编程语言。如果这是真的，我不确定，但它可能对用这种数据生成图表非常有用，有点像D3.js。

正如你所见，当你到达 10 或 11 个顶点时，它会变得非常难以控制：

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答案1

是的你可以。

\documentclass[tikz,border=3.14mm]{standalone}
\usetikzlibrary{arrows.meta}
\newcounter{pft}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[font=\sffamily,pics/cgram/.style={code={
\foreach \XX [count=\YY starting from 0] in {1,...,#1}
{\pgfmathsetmacro{\mycolor}{{\LstCols}[\YY]}
\node[circle,draw,minimum size=2.5em,fill=\mycolor] (c-#1-\XX) at 
({{\LstAngles}[#1-2]-\YY*360/#1}:1.5) {\setcounter{pft}{\XX}\Alph{pft}};}
\foreach \XX [evaluate=\XX as \Ymax using {int(\XX-1)}] in {2,...,#1}
{\foreach \YY  in {1,...,\Ymax}
{\pgfmathsetmacro{\mycolorA}{{\LstCols}[\XX-1]}
\pgfmathsetmacro{\mycolorB}{{\LstCols}[\YY-1]}
\path (c-#1-\XX) -- (c-#1-\YY) coordinate[pos=0.1] (aux0) coordinate[pos=0.9] (aux1);
\fill[black] (aux0) to[bend left=2] (aux1) to[bend left=2] (aux0);
\draw[{Stealth[fill=\mycolorB,length=7pt,inset=2pt]}-{Stealth[fill=\mycolorA,length=7pt,inset=2pt]}] (c-#1-\XX) -- (c-#1-\YY);
}}}}]
\def\LstCols{"red","orange","yellow","green!70!black","blue!70!white","purple!80!white"}
\def\LstAngles{180,150,135,128,150}
\path (-5,0) pic {cgram=2} (0,0.5) pic {cgram=3} (5,0) pic {cgram=4}
 (-3,-4) pic {cgram=5}  (3,-4) pic {cgram=6};
\end{tikzpicture}
\end{document}

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放大：

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是的，对于大量N节点来说，它会变得繁忙，因为连接数量就像N (N-1)/2。

\documentclass[tikz,border=3.14mm]{standalone}
\usetikzlibrary{arrows.meta}
\definecolor{colorA}{RGB}{202, 38, 49} 
\definecolor{colorB}{RGB}{222, 146, 60} 
\definecolor{colorC}{RGB}{240, 215, 68} 
\definecolor{colorD}{RGB}{126, 183, 86} 
\definecolor{colorE}{RGB}{98, 173, 233} 
\definecolor{colorF}{RGB}{158, 76, 150}  
\newcounter{pft}
\tikzset{pics/cgram/.style={code={
\foreach \XX [count=\YY starting from 0] in {1,...,#1}
{\pgfmathtruncatemacro{\iA}{mod(\XX-1,6)+1}
\pgfmathsetmacro{\mycolor}{{\LstCols}[\iA-1]}
\node[circle,draw,minimum size=2.5em,fill=\mycolor] (c-#1-\XX) at 
({-\YY*360/#1}:\pgfkeysvalueof{/tikz/cgram radius}) {\setcounter{pft}{\iA}\Alph{pft}};}
\foreach \XX [evaluate=\XX as \Ymax using {int(\XX-1)}] in {2,...,#1}
{\foreach \YY  in {1,...,\Ymax}
 {\pgfmathtruncatemacro{\iA}{mod(\XX-1,6)+1}
  \pgfmathtruncatemacro{\iB}{mod(\YY-1,6)+1}
  \pgfmathsetmacro{\mycolorA}{{\LstCols}[\iA-1]}
  \pgfmathsetmacro{\mycolorB}{{\LstCols}[\iB-1]}
 \draw[{Stealth[fill=\mycolorB,length=7pt,inset=2pt]}-{Stealth[fill=\mycolorA,length=7pt,inset=2pt]}] (c-#1-\XX) -- (c-#1-\YY);
}}
}},cgram radius/.initial=1.5}
\begin{document}
\foreach \Nmax in {2,4,...,40}
{\begin{tikzpicture}[font=\sffamily]
\draw (-11,-11) rectangle (11,11);
\def\LstCols{"colorA","colorB","colorC","colorD","colorE","colorF"}
\pgfmathsetmacro{\myradius}{sqrt(2.5*\Nmax)}
\path  pic[cgram radius=\myradius] {cgram=\Nmax};
\end{tikzpicture}}
\end{document}

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答案2

这是我为将来的参考而构建的。

\documentclass[border=9,tikz,rgb]{standalone}

\usetikzlibrary{arrows.meta,decorations.pathreplacing}
\begin{document}

\tikzset{
    /pgf/arrow keys/colorsize/.style={fill=#1,length=10pt}
}
\def\N{70}
\tikzdeclarecoordinatesystem{sunflower}{ % #1 is the index of vertex
    \pgfmathsetmacro\sunindex{#1-.5}
    \pgfmathsetmacro\sunangle{mod(\sunindex*16.18034,10)*36}
    \pgfmathsetmacro\sunradius{sqrt(\sunindex)*50}
    \pgfpointpolar{\sunangle}{\sunradius}
}
\globalcolorstrue
\def\definesuncolor#1{
    \pgfmathtruncatemacro\sunindex{#1-.5}
    \pgfmathsetmacro\sunhue{mod(\sunindex*16.18034,10)*36}
    \pgfmathsetmacro\sunsaturation{sqrt(\sunindex/\N)}
    \definecolor{sun#1}{Hsb}{\sunhue,\sunsaturation,1}
}
\tikz{
    \foreach\i in{1,...,\N}{
        \definesuncolor{\i}
        \path(sunflower cs:\i)node(vertex\i)
            [circle,draw,minimum size=2cm,line width=6pt]{};
        \fill[sun\i](vertex\i)+(1pt,1pt)circle(1);
    }
    \foreach\i in{2,...,\N}{
        \foreach\j in{1,...,\numexpr\i-1}{
            \path[scale=.666/sqrt(\N)]
                [shift=(vertex\i)](sunflower cs:\j)coordinate(X-\i-\j)
                [shift=(vertex\j)](sunflower cs:\i)coordinate(Y-\i-\j);
            \draw[{Stealth[colorsize=sun\j]}-{Stealth[colorsize=sun\i]}]
                [line width=.1](X-\i-\j)--(Y-\i-\j);
        }
    }
    \foreach\i in{2,...,\N}{
        \foreach\j in{1,...,\numexpr\i-1}{
            \draw[{Stealth[colorsize=sun\j]}-{Stealth[colorsize=sun\i]}]
                [dash pattern=on0off9999](X-\i-\j)--(Y-\i-\j);
        }
    }
}

\end{document}

对任何想玩这个游戏的人的一些评论：

  • sunflower是控制如何放置顶点的​​坐标系。这与向日葵放置种子的算法相同。请参阅维基百科
  • 每个顶点的颜色由 控制\definesuncolor#1。目前它被定义为使向日葵看起来像 HSB 轮。
  • 最后有两个嵌套的 for 循环。前一个循环绘制边缘，后一个循环绘制箭头尖端。
  • 箭头的位置由(X-\i-\j)和控制(Y-\i-\j)，目前它们是顶点的相对位置，所以每个顶点上的箭头看起来也像 HSB 轮。

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