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playfair密码

使用一个关键词方格来加密字符对的加密法

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。

简介
经莱昂·普莱费尔提倡在英国军地和政府使用。
它有一些不太明显的特征：密文的字母数一定是偶数；任意两个同组的字母都不会相同，如果出现这种字符必是乱码和虚码。
它使用方便而且可以让频度分析法变成瞎子，在1854到1855年的克里米亚战争和1899年的布尔战争中有广泛应用。但在1915年的一战中被破译了。
编写分三步：1.编制密码表 2.整理明文 3.编写密文 构成部分：1.密钥 2.明文3.密文4.注明的某个字母代替的另一个字母
算法
它依据一个5*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。
加密
编制密码表
第一步是编制密码表。在这个5*5的密码表中，共有5行5列字母。第一列（或第一行）是密钥,其余按照字母顺序。密钥是一个单词或词组，若有重复字母，可将后面重复的字母去掉。当然也要把使用频率最少的字母去掉。如：密钥是Live and learn,去掉后则为liveandr。如果密钥过长可占用第二列或行。
同时字母I和J会被当成一个字母。
如密钥crazy dog，可编制成
整理明文
第二步整理明文。将明文每两个字母组成一对。如果成对后有两个相同字母紧挨或最后一个字母是单个的，就插入一个字母X（或者Q）。
如，communist，应成为co,mx,mu,ni,st。
编写密文
最后编写密文。对明文加密规则如下：
1 若p1 p2在同一行，对应密文c1 c2分别是紧靠p1 p2 右端的字母。其中第一列被看做是最后一列的右方。如，按照前表，ct对应dc
2 若p1 p2在同一列，对应密文c1 c2分别是紧靠p1 p2 下方的字母。其中第一行被看做是最后一行的下方。
3 若p1 p2不在同一行，不在同一列，则c1 c2是由p1 p2确定的矩形的其他两角的字母（至于横向替换还是纵向替换要事先约好，或自行尝试）。如，按照前表，wh对应ku或uk。
如，依照上表，明文where there is life,there is hope.
可先整理为：WH ER ET HE RE IS LI FE TH ER EI SH OP EX
然后密文为：KU YO XD OL OY PL FK DL FU YO LG LN NG LY
将密文变成大写，然后几个字母一组排列。
如5个一组就是KUYOX DOLOY PLFKD LFUYO LGLNN GLY
解密
Playfair解密算法首先将密钥填写在一个5*5的矩阵中（去Q留Z），矩阵中其它未用到的字母按顺序填在矩阵剩余位置中，根据替换矩阵由密文得到明文。
对密文解密规则如下：
1 若c1 c2在同一行，对应明文p1 p2分别是紧靠c1 c2 左端的字母。其中最后一列被看做是第一列的左方。
2 若c1 c2在同一列，对应明文p1 p2分别是紧靠c1 c2 上方的字母。其中最后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，则p1 p2是由c1 c2确定的矩形的其他两角的字母。
其实就是反其道而行之。
另外PlayFair解密算法不能解决字母中连续出现'XX'的情况，但是在英语中很少有连续两个XX的字母，所以不太影响PlayFair算法的使用。
练习
一： 密钥：boys and girls are students ( 按列填充密钥, 不在同一行或列的密文，采用纵向替换)
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：密钥：father ( 按列填充密钥, 不在同一行或列的密文，采用横向替换)
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.
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