從電影《國家寶藏2》中談Playfair密碼算法

陳璇

摘要：密碼是現代生活不可或缺的部分，密碼對于電子商務網上交易至關重要，教師如何能夠清楚明了講授密碼算法并以此提高學生安全意識，成為教學中的重要任務。教學以電影作為教學知識切入點，運用支架式教學模式，詳細說明Playfair密碼算法。

關鍵詞：《國家寶藏2》;電子商務;Playfair密碼;網絡安全

引言

現今生活離不開密碼，手機、QQ、微信、郵箱、游戲、辦公系統、銀行卡、支付寶等等都需要密碼登錄。隨著計算機信息技術的快速發展，人們越來越喜歡在網上購物、微博發布信息、手機APP購買銀行理財產品、使用微信或者支付寶支付等等。而黑客攻擊事件頻發，各種木馬、病毒肆虐，流氓軟件、間諜軟件不斷涌現，釣魚網站讓買家難以辨別網站真偽。因此，電子商務網上交易的安全性成為至關重要的問題，而網絡安全問題則取決于密碼技術的安全性。

1、電子商務中密碼重要性

電子商務依托于互聯網，安全交易是電子商務的前提和基礎。電商購物網站只需要賬號和密碼就可以登錄，黑客一旦攻破帳號和密碼，就可以輕易掌握用戶資料，查看歷史交易記錄，甚至可以進行冒名交易、轉賬或提現等。由此可見，在整個安全保障體系中，密碼是最重要的安全措施，尤其當下很多院校鼓勵學生創業教育，學生在各大電商平臺建設店鋪自主經營。因此，，密碼的設置及管理更加重要。正確的認識密碼的重要性，安全的使用密碼對于保護個人資料和財產都具有重要意義。

2、Playfair密碼教學

電影片段導入法多用于語言類學科教學，是支架式教學模式的具體應用。支架式教學模式也被稱為扶助式教學模式，支架的字面意思是建筑行業中使用的腳手架，這種教學思想來源于前蘇聯心理學家維果斯基的“最近發展區”理論，美國心理學家和教育學家布魯諾在維果斯基的理論基礎上，將這一思想拓展到教育領域，以此說明在教育活動中，學生可以憑借他人提供的輔助完成自己無法獨立完成的任務，當學生掌握方法能夠獨立完成任務時，這種輔助物就像建筑竣工后的支架，會被逐漸撤離。《電子商務網絡安全》是電子商務專業中非常重要的一門專業課，密碼算法較難，學生不容易掌握，在教學中引入電影《國家寶藏2》即《國家寶藏：奪寶秘笈》橋段，學習網絡安全密碼知識，能夠激發學生學習興趣，引起大家的重視。該部影片提到了Playfair密碼，兩百年后影片主人公凱奇依靠祖先留下的關鍵詞（death）破解了這個Playfair密碼，找到了黃金神殿的重要線索，最終解開了這個謎團。

2.1Playfair密碼簡介

Playfair密碼是一種替換密碼，屬于古典密碼。當今，許多古典密碼已經經受不住現代手段的攻擊，但是他們在密碼發展史上具有不可磨滅的貢獻，許多古典密碼思想至今仍被廣泛運用，Playfair密碼即是其中之一[3]，于1854年由英國人查爾斯，惠斯通發明。因為他的朋友萊昂.普萊費爾的提倡，這種密碼在英國的軍隊和政府部門開始使用，所以稱之為Playfair密碼。在1854到1855年的克里米亞戰爭和1899年的布爾戰爭中有廣泛應用|4。

2.2Playfair密碼運算法則

2.2.1Playfair密碼表由密碼表和明文、密文組成。（密碼表不區分大小寫字母）

密碼表依據一個5*5的正方形組成的密碼表來編寫，密碼表里排列有25個字母，由關鍵詞和其余的英文字母按順序填寫。英文字母共有26個，而表格共25個，不同國家有不同方法，如，法語一般去掉w或k，德語則是把i和j合起來當成一個字母看待，英語中去掉字母Z。實際應用中多以德語方法為準則。例：關鍵字是playfair的密碼（見表1）：

2.2.2Playfair運算原理

Playfair密碼是雙字母破解原則，將明文分解成雙字母組合，并將組合的雙字母加密為密文雙字母的組合。

（1）明文如：orange則or-an-ge兩兩一組。

（2）不夠成一對，可以在任意一個位置取任意一個字母湊成一對。明文如：english，可以在任意位置添加任意一個字母，原則一般添加x，因為英文中x開頭的單詞最少，不容易引起歧義。xe-ng-li-sh兩兩一組或者en-gl-is-hx一組等等有多種不同方式，字母x添加的位置不同則密文也是不一樣的。

（3）如果明文里有兩個字母是一樣的，需要拆分。明文如：Hello，he-lx-lo兩兩一組或者xh-el-lo兩兩一組等，但是不可以將x添加在最后，因為這樣he-1I-ox，兩個相同字母在一起，所以，加密的時候相同字母需要拆分。

如果明文是helloteacher，將x添加到1I中間，則明文為單數，則需要再補一個字母，如在結尾處補，則分組情況為：he-lx-lo-te-ac-he-rX。

2.2.3加密與解密

（1）加密：根據密碼表將明文加密成密文。規律如下（以關鍵字是playfair為例）：

1）兩個字母同行，取這兩個字母右側的字母，如：明文he加密密文是kg，最后一列字母右側為最左側一列;

2）兩個字母同列，取這兩個字母下方的字母，如：明文|o加密密文是IV，最后一行的字母下方為最上方一行;

3）兩個字母不同行不同列，取相交字母：首字母橫行次字母列行相交字母以及首字母列行次字母橫行相交字母，使這四個字成為一個長方形的四個角，如：明文lx加密密文是yV。

如果遇到i/j一格，取任意字母都可以。

如：明文是hello，分組方法是he-lx-lo，

he位于同一行，所以密文是hg;

Ix位于不同行不同列，密文是yv;

lo位于同一列，密文是rv。

所以關鍵字是playfair，明文是hello，密文是kgyvrv。（2）解密：已知密文破解出明文。規律如下（以關鍵字是playfair為例）：

1）兩個字母同行，取這兩個字母左側的字母，如：密文he破解明文是gm，第一列字母左側為最右側一列;

2）兩個字母同列，取這兩個字母上方的字母，如：密文lo破解明文是vg，第一行的字母上方為最后一行;

3）兩個字母不同行不同列，同加密方法，取相交字母。如果遇到i/j一格，根據破解明文含義取舍。

2.2.4解密電影密文

《國家寶藏2》電影密文是：

MEIKQOTXCQ

ZXCOMWQC

HNFBIKMEHA

KRQCUNGIKMAV

根據以上方法第一步：建立密碼表，關鍵詞是death。（見表2）：

第二步：破解明文。

其中，ME、IK、QO、TX、CO、MW、HN、IK、KR、UN、AV屬于不同行不同列，分別取兩個字母的相交字母;CQ、QC屬于同一列;分別取兩個字母上方的字母;TE、ZX、FB、HA、GI、KM屬于同一行，分別取兩個字母左側的字母。經過分析，找到對應明文：

ME-LAIK-BOQO-ULTX-AYCQ-EL

TE-ADZX-YWCO-I/JLMW-LXQC-LE

TE-ADHN-TOFB-CI/J LK-BO-ME-LAHA-TE

KR-MPQC-LEUN-SOGI-FGKM-OLAV-DX

所以明文是：

LABOULAYELADYW|/JLLXLEADTOCI/JBOLATEMPLESOFGOLDX

第三步：整理明文。

根據破解明文的含義，對字母i或j取舍，去掉湊數的字母。在這一明文里通過單詞含義可以明顯看出應當取字母i，構成單詞will和Cibola，意為將要和地名希伯來;由于will最后一個字母l和lead第一個字母分在一組，兩字母相同，所以需要拆分，中間加了一個字母x;最后一個字母d因為是單數，所以加了一個字母x湊成一對。通過以上整理，找出所有的單詞，連成一句話。

電影明文經過破解如下：

LaboulayeladywillleadtoCibolatemplesofgold.拉伯雷女士將會帶領你前往希伯來黃金神殿。

3、總結

通過電影片段作為教學導入，吸引學生注意力，激發學生學習興趣，加深學生對密碼算法的理解與分析能力，從而能夠靈活運用密碼算法。實際教學過程中，有學生開設淘寶店鋪就遭遇過類似事件，騙子偽裝成買家發送給學生EMS官方網站的擔保訂單頁面，騙子謊稱沒有網銀，要求學生先在擔保訂單頁面支付0.1元的擔保費用，然后買家再通過銀行卡支付給學生商品費用，而這個擔保訂單實際是一個釣魚網站，最終目的就是騙取學生銀行或信用卡賬號、密碼等私人資料。

所以通過學習網絡安全內容，學生應提高自身安全意識，掌握密碼算法，設定安全可靠的密碼，使攻擊者無法盜取和推測密碼。

參考文獻

[1]鄒捷.電子商務中密碼安全性研究[J].中國商貿，2012（5）：115-116.

[2]周航帆.電影片段導入法對英語教學的扶助性作用[J].科技信息，2013（17）：237-238.

[3]康曉鳳.Playfair密碼及C語言模擬實現IJ].徐州工程學院學報，2006（12）：28-30.

[4]360百科.Playfair算法[EB/OL].https：//baike.so.com/doc/2606576-2752293.html