四方密码
原理&简介
四方密码是一种对称式加密法，由法国人Felix Delastelle发明。这种方法将字母两个一组，然后采用多字母替换密码。四方密码用4个5×5的矩阵来加密。每个矩阵都有25个字母。
英文中有26个字母，所以一般是去掉其中的Q或者将i和j当做一样。
四方密码有4个矩阵（有两个秘钥矩阵，两个顺序矩阵）。
加密
可以选取两个英文作为两个秘钥，例如hello和world，去除其中相同的字母，于是秘钥变成了helo和world。
将第一个秘钥矩阵放在右上角，第二个秘钥矩阵放在左下角，两个顺序矩阵分别放在左上角和右下角，如下图：
例如我们要对字符串“I am not a drug god”进行加密，首先将明文分组，分为“ia m not ad rug g od”，找出分组中第一个字母在左上角矩阵的位置i（二行四列），第二个字母在右下角矩阵的位置a（一行一列），第一个密文为第一个字母的行号和第二个字母的列号B（二行一列），第二个密文为第一个字母的列号和第二个字母的行号L（一行四列），如下图所示，正好是个四方的形状：
使用python编写加密脚本如下：
#coding:utf-8
import collections
import re
matrix = "ABCDEFGHIJKLMNOPRSTUVWXYZ"
pla = "abcdefghijklmnoprstuvwxyz"
key1 = "[HELLO]"
key2 = "[WORLD]"
key1 = ''.join(collections.OrderedDict.fromkeys(key1))
key2 = ''.join(collections.OrderedDict.fromkeys(key2))
matrix1 = re.sub('[\[\]]','',key1) + re.sub(key1,'',matrix)
matrix2 = re.sub('[\[\]]','',key2) + re.sub(key2,'',matrix)
matrix_list1 = []
matrix_list2 = []
pla_list = []
for i in range(0,len(matrix1),5):
matrix_list1.append(list(matrix1[i:i+5]))
#print matrix_list1
for i in range(0,len(matrix2),5):
matrix_list2.append(list(matrix2[i:i+5]))
#print matrix_list2
for i in range(0,len(pla),5):
pla_list.append(list(pla[i:i+5]))
#print pla_list
#查询明文字母位置
def find_index(x):
for i in range(len(pla_list)):
for j in range(len(pla_list[i])):
if pla_list[i][j] == x:
return i,j
def gen_cip(letter):
#两个子母中第一个字母位置
first = find_index(letter[0])
#两个子母中第二个字母位置
second = find_index(letter[1])
cip = ""
cip += matrix_list1[first[0]][second[1]]
cip += matrix_list2[second[0]][first[1]]
return cip
def encrypt(pla):
#pla = "whereismysecretkey"
cip = ""
for i in range(0,len(pla),2):
cip += gen_cip(pla[i:i+2])
return cip
def main():
pla = "i am not a drug god"
pla = pla.replace(' ','')
print encrypt(pla)
if __name__ == "__main__":
main()运行结果如下：
解密：
同样是将密文分组，找出分组中第一个字母在右上角矩阵的位置B（二行一列），第二个字母在左下角矩阵的位置L（一行四列），第一个明文为第一个字母的行号和第二个字母的列号i（二行四列），第二个明文为第一个字母的列号和第二个字母的行号a（一行一列），如下图所示：
使用python编写解密脚本如下：
#coding:utf-8
import collections
import re
matrix = "ABCDEFGHIJKLMNOPRSTUVWXYZ"
pla = "abcdefghijklmnoprstuvwxyz"
key1 = "[HELLO]"
key2 = "[WORLD]"
key1 = ''.join(collections.OrderedDict.fromkeys(key1))
key2 = ''.join(collections.OrderedDict.fromkeys(key2))
matrix1 = re.sub('[\[\]]','',key1) + re.sub(key1,'',matrix)
matrix2 = re.sub('[\[\]]','',key2) + re.sub(key2,'',matrix)
matrix_list1 = []
matrix_list2 = []
pla_list = []
for i in range(0,len(matrix1),5):
matrix_list1.append(list(matrix1[i:i+5]))
#print matrix_list1
for i in range(0,len(matrix2),5):
matrix_list2.append(list(matrix2[i:i+5]))
#print matrix_list2
for i in range(0,len(pla),5):
pla_list.append(list(pla[i:i+5]))
#print pla_list
#查询两个密文字母位置
def find_index1(x):
for i in range(len(matrix_list1)):
for j in range(len(matrix_list1[i])):
if matrix_list1[i][j] == x:
return i,j
def find_index2(y):
for k in range(len(matrix_list2)):
for l in range(len(matrix_list2[k])):
if matrix_list2[k][l] == y:
return k,l
def gen_pla(letter):
#两个子母中第一个字母位置
first = find_index1(letter[0])
#两个子母中第二个字母位置
second = find_index2(letter[1])
pla = ""
pla += pla_list[first[0]][second[1]]
pla += pla_list[second[0]][first[1]]
return pla
def main():
cip = "BLMIMTOWUNCBMD"
pla = ""
for i in range(0,len(cip),2):
pla += gen_pla(cip[i:i+2])
print pla
if __name__ == "__main__":
main()运行结果如下：
安恒杯10月月赛“四四方方一座城”解析：
题目：
分析可知：
秘钥又被加密了，Offset未知，但是我们可以遍历大小写字母的ascii码值经过异或和按位与运算之后的最大值、最小值（192,255）,还有遍历enc_key的ascii码值的最大值和最小值（76,106）,可以大概推算Offset的值，肯定为负数，范围可以暂时定在（-179,-86）,在遍历过程中可以再做调整，由此可以遍历出正确的Offset值。
代码：
enc_key1 = "VXYjj"
key1 = ""
for Offset in range(90,150):
for i in enc_key1:
key1 += chr((ord(i) + Offset) ^ 0xff & 0xaf)
print key1
key1 = ""结果：
经过遍历，Offset值为-149，从而推算出key值。
key1为：DBAPP
Key2为：LINKEDBYX
题目标题为“四四方方一座城”，有一个密码叫四方密码，正好是有两个秘钥，通过四个矩阵（两个秘钥矩阵，两个顺序矩阵）来加密一些信息。
对于本题中的秘钥，矩阵是这样的，如下图所示：
前两个密文字母为“XB”，解出明文为“wh”：对应矩阵如下：
根据上述解密原理，可以算出flag，利用上边的脚本，将密文和秘钥替换，运行得到flag
最后将得到的字符串进行md5加密提交即可