浅析加密算法三【Playfair密码】

一、简介

p l a y f a i r playfair playfair 加密算法经莱昂·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 1854 1854 到 1855 1855 1855 年的克里米亚战争和 1899 1899 1899 年的布尔战争中有广泛应用。但在 1915 1915 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

二、原理

它依据一个 5 × 5 5\times 5 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 25 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。

下面是其加密规则：

1. 将 密钥（关键字） 除去重复出现的字母，将剩下的字母逐个逐个加入 5 × 5 5 \times 5 5×5 的矩阵内，剩下的空间由未加入的英文字母依 a − z   ( A − Z ) a-z \ (A-Z) a−z (A−Z) 的顺序加入。注意，将 q   ( Q ) q \ (Q) q (Q) 去除，且将 i i i 和 j j j 视作同一字 （注意这里为了简化我们的操作，这里的密钥字符串保证 不存在 字母 q (Q)，但是密钥矩阵是存在字母 q 的 ,为了统一流程是我们将所有的字母 j替换为 字母i）
2. 将要加密的明文分成两个一组。若组内的字母相同，将 ( q )   Q (q)\ Q (q) Q加到该组的 第一个字母 后，重新分组。若剩下一个字，也加入 q   ( Q ) q\ (Q) q (Q) （例如：eec分组为： eq ec）
3. 在加密的过程中，我们从前往后挑选出一组字母，并找出这一组中两个字母的位置：
   1. 若两个字母不同行也不同列，在矩阵中找出另外两个字母（ 组中 第一个字母对应 行 优先），使这四个字母成为一个长方形的四个角
   2. 若两个字母同行，那么就分别选取两个字母右边的第一个字母作为加密的的词，如果有一个字母在在字母表的 最右边 那么它的下一个字母就是该行的 第一个字母（解密反向）
   3. 若两个字母同列，那么就分别选取两个字母下面的第一个字母作为加密的词，如果有一个字母在字母表的 最下面 那么它的下一个字母就是该列的 第一个字母 （解密反向）

这里为了方便理解，我举个栗子：

如果我们构建了这样的矩阵：

[ P   L   A   Y   F I / J   R   S   D   G M   C   H   E B K   N   O   Q   T U   V   W   X   Z ] \begin{bmatrix} P \ L \ A \ Y \ F\\ I/J \ R \ S \ D \ G \\ M \ C \ H \ E B \\ K \ N \ O \ Q \ T \\ U \ V \ W \ X \ Z \\ \end{bmatrix} ⎣⎢⎢⎢⎢⎡​P L A Y FI/J R S D GM C H EBK N O Q TU V W X Z​⎦⎥⎥⎥⎥⎤​

我们的明文分组为：

明文分组playfaircipher加密密文LAYFPYRSMRAMCD

我们注意看第三个组fa，我们能看到f是第一行的末尾，说明这个词中有一个字母是在最右边的，而我们的加密的结果是PY ，其实这个 P 就是F 的下一个位置的字母或者说是右边的字母（想象成一个环形），而这个 Y就是 A 的下一个位置的字母，或者说是右边的字母，那么此时这个Playfair 加密就很简单啦

例如：

P = wearefamily K = SouthwestPetroleumUniversity 得到： C = EPDWLBGAYPIZ

P = Hidethegoldinthetreestump K = Playfairexample 得到： C = BMODZBXDNABEKUDMUIXOMOUVIF

三、例题

题目链接：http://acm.mangata.ltd/p/SWPU7 该题是playfair的魔改版

四、代码

#include
using namespace std;
#define endl "\n"
char key[30][30];
map vis;//标记这个字母是否被用过
map pos;//每个字母对应的矩阵位置
unordered_set Set;

string Playfair(string ming,string secret){
	int n = secret.size();
	int x = 0,y = 0;
	for(int i = 0;i ming>>secret;
	transform(ming.begin(),ming.end(),ming.begin(), ::toupper);
	transform(secret.begin(),secret.end(),secret.begin(), ::toupper);
	string ans = Playfair(ming,secret);
	cout