playfair密碼

普萊費爾密碼（英文：Playfair cipher 或 Playfair square）是一種使用一個關鍵字方格來加密字元對的加密法，1854年由一位名叫查爾斯·惠斯通（Charles Wheatstone）的英國人發明。

基本介紹

• 中文名：普萊費爾密碼
• 外文名：Playfair cipher
• 發明人：查爾斯·惠斯通
• 發明時間：1854年

簡介

經萊昂·普萊費爾提倡在英國軍地和政府使用。

它有一些不太明顯的特徵：密文的字母數一定是偶數；任意兩個同組的字母都不會相同，如果出現這種字元必是亂碼和虛碼。

它使用方便而且可以讓頻度分析法變成瞎子，在1854到1855年的克里米亞戰爭和1899年的布爾戰爭中有廣泛套用。但在1915年的一戰中被破譯了。

編寫分三步：1.編制密碼錶 2.整理明文 3.編寫密文 構成部分：1.密鑰 2.明文3.密文4.註明的某個字母代替的另一個字母

算法

它依據一個5*5的正方形組成的密碼錶來編寫，密碼錶里排列有25個字母。如果一種語言字母超過25個，可以去掉使用頻率最少的一個。如，法語一般去掉w或k，德語則是把i和j合起來當成一個字母看待。英語中z使用最少，可以去掉它。

加密

編制密碼錶

第一步是編制密碼錶。在這個5*5的密碼錶中，共有5行5列字母。第一列（或第一行）是密鑰,其餘按照字母順序。密鑰是一個單詞或詞組，若有重複字母，可將後面重複的字母去掉。當然也要把使用頻率最少的字母去掉。如：密鑰是Live and learn,去掉後則為liveandr。如果密鑰過長可占用第二列或行。

同時字母I和J會被當成一個字母。

如密鑰crazy dog，可編製成

C	D	F	M	T
R	O	H	N	U
A	G	I ( J )	P	V
Z	B	K	Q	W
Y	E	L	S	X

整理明文

第二步整理明文。將明文每兩個字母組成一對。如果成對後有兩個相同字母緊挨或最後一個字母是單個的，就插入一個字母X（或者Q）。

如，communist，應成為co,mx,mu,ni,st。

編寫密文

最後編寫密文。對明文加密規則如下：

1 若p1 p2在同一行，對應密文c1 c2分別是緊靠p1 p2 右端的字母。其中第一列被看做是最後一列的右方。如，按照前表，ct對應dc

2 若p1 p2在同一列，對應密文c1 c2分別是緊靠p1 p2 下方的字母。其中第一行被看做是最後一行的下方。

3 若p1 p2不在同一行，不在同一列，則c1 c2是由p1 p2確定的矩形的其他兩角的字母（至於橫向替換還是縱向替換要事先約好，或自行嘗試）。如，按照前表，wh對應ku或uk。

如，依照上表，明文where there is life,there is hope.

可先整理為：WH ER ET HE RE IS LI FE TH ER EI SH OP EX

然後密文為：KU YO XD OL OY PL FK DL FU YO LG LN NG LY

將密文變成大寫，然後幾個字母一組排列。

如5個一組就是KUYOX DOLOY PLFKD LFUYO LGLNN GLY

解密

Playfair解密算法首先將密鑰填寫在一個5*5的矩陣中（去Q留Z），矩陣中其它未用到的字母按順序填在矩陣剩餘位置中，根據替換矩陣由密文得到明文。

對密文解密規則如下：

1 若c1 c2在同一行，對應明文p1 p2分別是緊靠c1 c2 左端的字母。其中最後一列被看做是第一列的左方。

2 若c1 c2在同一列，對應明文p1 p2分別是緊靠c1 c2 上方的字母。其中最後一行被看做是第一行的上方。

3 若c1 c2不在同一行，不在同一列，則p1 p2是由c1 c2確定的矩形的其他兩角的字母。

其實就是反其道而行之。

另外PlayFair解密算法不能解決字母中連續出現'XX'的情況，但是在英語中很少有連續兩個XX的字母，所以不太影響PlayFair算法的使用。

練習

一： 密鑰：boys and girls are students ( 按列填充密鑰, 不在同一行或列的密文，採用縱向替換)

密文GUUID BCYZC YOETX UUGAB EPBCE TDIUV LDDSB KRPRD IRUW

明文(原文)：It is not a problem. It is a challenge. Enjoy facing it.

二：密鑰：father ( 按列填充密鑰, 不在同一行或列的密文，採用橫向替換)

UIHEK INREL EFPVI CMRYM ORROQ GQCLV OEPOH UXHPO IDKIH C

明文(原文)：Nothing in the world is difficult, if you set your mind to it.