普莱费尔方阵 — 实验台工具

发布 2026 年 9 月 14 日 · 由 The Cipher Desk 编辑

普莱费尔是第一个实用的“按对加密”而非“按字母加密”的密码，正是这一个设计决定为它换来了八十年有用的服役期。它由查尔斯·惠斯通于 1854 年发明，经普莱费尔勋爵力荐，被英国陆军部采用，用于布尔战争和第一次世界大战。它可以被破，但需要训练有素的分析者花上数小时，而不是让一个无聊的文书花上几分钟。

I这把工具做什么

用关键词构建 5 × 5 方阵，去掉重复字母，并把 I 与 J 合并。以关键词 CIPHER 为例：

把明文切成双字母组：LO OM NE VE RS TO PS。同行的两个字母各自换成它右边的字母（到行尾则回卷）。同列的两个字母各自换成它下方的字母。既不同行也不同列的两个字母，各自换成它们所构成矩形的另一个对角上的字母。

第三条规则才是精妙之处。它意味着同一个明文字母会因搭档不同而以八种不同密文字母之一离开，而每个输出字母同时取决于两个输入字母。单字母频率分析因此失效——因为任何字母都不再拥有稳定的符号。

像 LL 这样的重复对要插入填充字母 X 隔开（LX LX），末尾落单的字母同样补齐。

一个普莱费尔方阵是 25 个符号的排列，表面上意味着 25! = 15511210043330985984000000 个密钥。这个数字有两重误导。

第一，关键词构造法意味着真实密钥来自一个小得多的池子：真正由好记的关键词导出的方阵只有数千个。

第二，密码分析并不需要找出方阵，它只需要找出映射，而普莱费尔的双字母规则意味着映射可以从相对很少的文本中恢复。当代公开发表的分析表明，大约 70 到 120 个密文字母即可恢复方阵。也就是一段话。

实用教训：密钥的数量，不等于在你所能观察到的明文条件下可区分的密钥数量。

历史密码用于教学与娱乐，不适合保护真实信息。完整分析见对应条目。