Playfair
考点概念
Playfair 是首个广泛使用的双字母组替换密码
密钥字去重后接字母表（J 并入 I）按行填入 5×5 表。加密时明文两两成组，规则为：同行的两字母各取右侧邻居（行尾绕回行首）、同列各取下方邻居、不同行不同列取矩形对角位置的字母。
解密规则反向：同行取左邻、同列取上邻、对角规则与加密相同（互换后的对角）。明文预处理：两个相同字母相邻时中间插入填充字母（常为 X），长度为奇数时末尾补 X，故密文长度恒为偶数。
构表与运算规则：
1 构表：密钥字统一大小写、剔除重复字母，J 一律并入 I；密钥字母用完后按 a 至 z 顺序补齐剩余字母，仍跳过 J；25 个字母按行填满 5×5。
2 明文预处理：字母两两分组；组内两字母相同（如 balloon 中的 ll）在中间插填充字母 X 后重新分组，末尾落单补 X；数字与其他符号一般先剔除，纯字母成流。
3 同一行的两个字母，各取右侧一格的字母，行尾绕回行首；同一列的两个字母，各取下方一格的字母，列尾绕回列顶；不同行也不同列的两个字母构成矩形四角，首字母取自己所在行与对方所在列交点的字母，次字母同理取自己所在行与对方所在列交点的字母。 4 解密三规则：同行改为各取左侧（行首绕回行尾），同列改为各取上方（列顶绕回列底），矩形规则不变直接套用，因为取对角这个操作自身互逆。 5 预处理插入的填充字母保留在解密结果里，读明文时按英文语义剔除即可；密文长度恒为偶数且不出现相同字母相邻（同字母对在加密前已被拆开）。
5×5 矩阵构造与三种规则的双字母加密全过程
第一步构表：MONARCHY 无重复字母，按行填表得第 1 行 M O N A R、第 2 行 C H Y B D、第 3 行 E F G I K、第 4 行 L P Q S T、第 5 行 U V W X Z（J 并入 I，表内无 J）。
第二步同行加密：取明文组 MN，M 位于第 1 行第 1 列、N 位于第 1 行第 3 列，同在第 1 行，各取右侧邻居：M 取第 2 列的 O，N 取第 4 列的 A，MN 加密为 OA。解密 OA：同行取左邻，O 取第 1 列的 M，A 取第 3 列的 N，还原 MN。
第三步同列加密：取明文组 MC，M 位于第 1 行第 1 列、C 位于第 2 行第 1 列，同在第 1 列，各取下方邻居：M 取第 2 行第 1 列的 C，C 取第 3 行第 1 列的 E，MC 加密为 CE。解密 CE：同列取上邻，C 取第 1 行第 1 列的 M，E 取第 2 行第 1 列的 C，还原 MC。
第四步对角加密：取明文组 HI，H 位于第 2 行第 2 列、I 位于第 3 行第 4 列，行列皆不同，构成矩形四角。首字母 H 取 H 所在行（第 2 行）与 I 所在列（第 4 列）交点的 B；次字母 I 取 I 所在行（第 3 行）与 H 所在列（第 2 列）交点的 F。HI 加密为 BF。解密 BF：B 取 B 所在行与 F 所在列交点得 H，F 取 F 所在行与 B 所在列交点得 I，还原 HI，矩形规则加解密同式、天然互逆。
第五步合成示例：明文 PLAYFAIRDEMO 经预处理与逐组加密得本节脚本密文 QPNBIOKACKON，
识别特征
密文为偶数长度的纯字母串，且全文不出现字母 J
题面提示语出现 公平、fair、playfair 字样
题面给出一个密钥词；或明确说明双字母、成对加密
附件形式：txt 内一行偶数长度密文
凯撒、仿射、atbash、ROT13 全部失败后的下一候选
靶场题目
Cipher（公平的玩吧）
Writeup
题目：Cipher（BUUCTF） 题面：题目描述为"还能提示什么呢？公平的玩吧（密钥自己找）"，密文 Dncnoqqfliqrpgeklwmppu，要求得到的 flag 请包上 flag{} 提交，且为 flag{小写字母}。 识别：密文 22 位为偶数长度、纯字母且全文无字母 J，命中识别特征第一、三条；提示语"公平的玩吧"对应英文 fair play，其中 play fair 正是 Playfair（普莱费尔）密码名的英文拼法，命中识别特征第二条，双重命中即可锁定 Playfair。
解题：第一步确定密钥，题目让选手自找，公开 writeup 一致取提示所指的算法名 playfair 本身作密钥；第二步构表：playfair 去重得 p l a y f i r，J 并入 I 后按字母表补齐，得第 1 行 P L A Y F、第 2 行 I R B C D、第 3 行 E G H K M、第 4 行 N O Q S T、第 5 行 U V W X Z，串接形式即 playfirbcdeghkmnoqstuvwxz；第三步把密文两两分组 Dn cn oq qf li qr pg ek lw mp pu，逐组按解密三规则还原（同行取左邻、同列取上邻、矩形取对角），得 itisnotaproblemhavefun；第四步小写套壳提交 flag{itisnotaproblemhavefun}
脚本：
#密钥 playfair 构表，逐组按解密规则还原
CIPHERTEXT = "Dncnoqqfliqrpgeklwmppu"
KEY = "playfair"
EXPECTED_PLAIN = "itisnotaproblemhavefun"
def build_table(key):
seen = []
for ch in (key.upper() + "ABCDEFGHIKLMNOPQRSTUVWXYZ"):
if ch == "J":
ch = "I"
if ch not in seen:
seen.append(ch)
return [seen[i * 5:(i + 1) * 5] for i in range(5)]
def playfair_decrypt(ciphertext, key):
t = build_table(key)
pos = {c: (r, cc) for r, row in enumerate(t) for cc, c in enumerate(row)}
assert len(ciphertext) % 2 == 0, "密文长度不是偶数"
out = []
for i in range(0, len(ciphertext), 2):
a, b = ciphertext[i].upper(), ciphertext[i + 1].upper()
assert a != b, f"同字母对 {a}{b}，不合 Playfair 密文形态"
ra, ca = pos[a]
rb, cb = pos[b]
if ra == rb:
out.append(t[ra][(ca – 1) % 5] + t[rb][(cb – 1) % 5])
elif ca == cb:
out.append(t[(ra – 1) % 5][ca] + t[(rb – 1) % 5][cb])
else:
out.append(t[ra][cb] + t[rb][ca])
return "".join(out)
def main():
table = build_table(KEY)
print("密钥表串接:", "".join("".join(row) for row in table).lower())
plain = playfair_decrypt(CIPHERTEXT, KEY).lower()
print("解密结果:", plain)
print("最终结果:", "flag{" + plain + "}")
if __name__ == "__main__":
main()
工具：PlayFair Cipher – Online Decoder, Encoder, Solver, Translator
脚本
# 密钥字构造 5×5 表（J 并入 I 格），双字母组按规则解密
#同行取左邻、同列取上邻、成矩形取对角（同行同列位置）
# CIPHERTEXT = 题目密文（长度为偶数）
# KEY = 题目密钥字；CTF 中常不给密钥，需枚举题目提示语中的词
CIPHERTEXT = "QPNBIOKACKON"
KEY = "MONARCHY"
EXPECTED = "PLAYFAIRDEMO" # 预埋明文，用于自检
def build_table(key):
# 密钥去重后接字母表（J 并入 I），按行填 5×5
seen = []
for ch in (key.upper() + "ABCDEFGHIKLMNOPQRSTUVWXYZ"):
if ch == "J":
ch = "I"
if ch not in seen:
seen.append(ch)
return [seen[i * 5:(i + 1) * 5] for i in range(5)]
def playfair_decrypt(ciphertext, key):
t = build_table(key)
pos = {c: (r, cc) for r, row in enumerate(t) for cc, c in enumerate(row)}
assert len(ciphertext) % 2 == 0, "密文长度不是偶数"
out = []
for i in range(0, len(ciphertext), 2):
a, b = ciphertext[i], ciphertext[i + 1]
assert a != b, f"同字母对 {a}{b}，可能需要检查密文"
ra, ca = pos[a]
rb, cb = pos[b]
if ra == rb:
out.append(t[ra][(ca – 1) % 5] + t[rb][(cb – 1) % 5])
elif ca == cb:
out.append(t[(ra – 1) % 5][ca] + t[(rb – 1) % 5][cb])
else:
out.append(t[ra][cb] + t[rb][ca])
return "".join(out)
def main():
plain = playfair_decrypt(CIPHERTEXT, KEY)
print(f"解密结果: {plain}")
assert plain == EXPECTED, f"解密结果与预埋明文不一致: {plain}"
print(f"最终结果: flag{{{plain}}}")
if __name__ == "__main__":
main()
