密码学——playfair密码

一、基本原理

    普莱费尔密码（英文：Playfair cipher 或 Playfair square）是一种使用一个关键词方格来加密字符对的加密法，1854年由一位名叫查尔斯·惠斯通（Charles Wheatstone）的英国人发明。

1.1 基本原理

    Playfair算法基于一个5*5的字母矩阵，该矩阵使用一个关键词构造，方法是按从左到右、从上到下顺序，填入关键词的字母(去除重复字母)后，将字母表其作余字母填入。

    它依据一个5x 5的正方形组成的密码表来编写，密码表里排列有25个字母。如果一种语言字母超过 25 个，可以去掉使用频率最少的一个。如，法语一般去掉w或k，德语则是把i和j合起来当成一个字母看待。英语中z使用最少，可以去掉它。

1.2 操作步骤

    ①构造一个基于5×5的字母矩阵

    ②该矩阵使用一个关键词（密钥）来构建

    ③然后从左到右、从上到下；依次填入密钥的字母（注意：密钥中重复的字母不填），然后再以字母表顺序依次填入其他字母

    ④字母 I 和 J 算作一个字母

    例如：取关键字(密钥)：monarchy，则字母矩阵为下图所示(矩阵只能放25个字母，I与J同)

1.3 加密规则

    Playfair加密算法是先将明文按两个字母一组进行分组，然后在矩阵中找对应的密文。

    取密文的规则如下：

    a) 若明文出现相同字母在一组，则在重复的明文字母中插入一个填充字母(eg:z)进行分隔后重新分组(eg: balloon被重新分组为ba lz lo on)

    b) 若分组到最后一组时只有一个字母，则补充字母z

    c) 若明文字母在矩阵中同行，则循环取其右边下一个字母为密文(矩阵最右边的下一个是最左边的第一个)(eg: ar被加密为RM)

    d) 若明文字母在矩阵中同列，则循环取其下边下一个字母为密文(矩阵最下边的下一个是最上边的第一个)(eg: mu被加密为CM)

    e) 若明文字母在矩阵中不同行不同列，则取其同行且与同组另一字母同列的字母为密文(eg: hs被加密为BP，ea被加密为IM或JM)

总结：同行、同列的明文则向右、向下位移一位得到的字母作为密文输出

           不同行不同列的明文则取其同行同列交互的字母作为密文输出

二、解题

“密码学题目”的第43题如下所示：

43、密钥为“ISCBUPT”，利用Playfair密码算法，将密文“GNTLTONHOEAFCP”解密，其结果为（）。

A.steganographia

B.steganographie

C.steeanographia

D.ateganographia

解：

构造的矩阵如下：

I/J  S  C  B  U

P   T  A  D  E

F   G  H  K  L

M  N  O  Q  R

V   W  X   Y  Z

则分组如下：

GN   TL   TO   NH   OE   AF   CP

则解密如下：

GN->TG  TL->EG  TO->AN  NH->OG  OE->RA  AF->PH CP->IA

即tgeganographia

答案有问题。

原文始发于微信公众号（豆豆咨询）：密码学——playfair密码