双密码加密与解密
明文
密文
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | B | I | F | D | A |
| 2 | C | E | G | H | J |
| 3 | K | L | M | N | O |
| 4 | P | Q | R | S | T |
| 5 | U | V | W | X | Y |
什么是双密码？
双密码（Bifid Cipher）是一种结合了替换式密码和置换式密码的加密算法，它由英国密码学家 Barrett 在20世纪初发明。与传统的替换式密码不同，双密码通过两阶段的加密过程，使得加密后的密文更为复杂，提升了加密的强度。双密码的加密过程既包括对字母的替换，又包括对这些字母位置的置换，从而为明文提供了更高的安全性。
双密码的加密过程主要分为两个步骤：
- 替换：使用一个字母方阵（通常是5×5的方阵）来进行替换。
- 置换：对替换后的字母位置进行置换，进一步加密。
双密码如何加密？
双密码的加密过程可以通过以下几个步骤进行说明：
- 根据秘钥，生成字母方阵：根据秘钥和标准字母表（A -Z）生成一个 5×5 的字母方阵。
- 替换阶段：将明文中的每个字母按照字母方阵找到其对应的行和列，并记录下每个字母的位置，每个字母会被替换为其所在的行和列的数字对。
- 置换阶段：在替换阶段之后，将所有的行号和列号分开，形成两个数字序列。接下来，将行号和列号按纵向方向，依次整理到表格中。
- 组合新的行列坐标：把整理好的表格数据，按行（横向）从上到下依次读出；然后，两两一组组成新的行列坐标。
- 密文生成：根据新的行列坐标，从字母方阵中找到对应的字母，组成最终的密文信息。
示例
假设明文为：“HELLO”，秘钥为“KEY”。
1. 生成字母方阵
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | K | E | Y | A | B |
| 2 | C | D | F | G | H |
| 3 | I | J | L | M | N |
| 4 | O | P | Q | R | S |
| 5 | T | U | V | W | X |
2. 获取明文坐标
- H → (2, 5)
- E → (1, 2)
- L → (3, 3)
- L → (3, 3)
- O → (4, 1)
3. 行列坐标按纵向整理到表格
| 明文 | H | E | L | L | O |
|---|---|---|---|---|---|
| 行号 | 2 | 1 | 3 | 3 | 4 |
| 列号 | 5 | 2 | 3 | 3 | 1 |
4. 横向重新组合行列坐标，并分组
(2, 1), (3, 3), (4, 5), (2, 3), (3, 1)
5. 生成密文
- (2, 1) → C
- (3, 3) → L
- (4, 5) → S
- (2, 3) → F
- (3, 1) → I
所以，HELLO 的加密结果为：CLSFI。
双密码如何解密？
双密码的解密过程与加密过程是反向操作，根据密文字母取得行列坐标后，要把行列坐标横向组合成一个新的字符串。再把字符串一分为二，形成一个两行N列的表格；接下来，按列（纵向）方向重新组合行列坐标；最后，把新的行列坐标转为字母即可得到明文信息。
示例
假设我们要用秘钥“KEY”来解密“CLSFI”
1. 把密文字符转换成坐标
- C → (2, 1)
- L → (3, 3)
- S → (4, 5)
- F → (2, 3)
- I → (3, 1)
2. 横向组合成一个新的字符串
2, 1, 3, 3, 4, 5, 2, 3, 3, 1
3. 把字符串一分为二整理到表格中
| 2 | 1 | 3 | 3 | 4 |
| 5 | 2 | 3 | 3 | 1 |
4. 按列方向重新组合行列坐标
(2, 5), (1, 2), (3, 3), (3, 3), (4, 1)
5. 把新坐标解密成明文
- (2, 5) → H
- (1, 2) → E
- (3, 3) → L
- (3, 3) → L
- (4, 1) → O
因此，CLSFI 的对应的明文信息为：HELLO。