从电影《国家宝藏2》中谈Playfair密码算法

陈璇

摘要：密码是现代生活不可或缺的部分，密码对于电子商务网上交易至关重要，教师如何能够清楚明了讲授密码算法并以此提高学生安全意识，成为教学中的重要任务。教学以电影作為教学知识切入点，运用支架式教学模式，详细说明Playfair密码算法。

关键词：《国家宝藏2》;电子商务;Playfair密码;网络安全

引言

现今生活离不开密码，手机、QQ、微信、邮箱、游戏、办公系统、银行卡、支付宝等等都需要密码登录。随着计算机信息技术的快速发展，人们越来越喜欢在网上购物、微博发布信息、手机APP购买银行理财产品、使用微信或者支付宝支付等等。而黑客攻击事件频发，各种木马、病毒肆虐，流氓软件、间谍软件不断涌现，钓鱼网站让买家难以辨别网站真伪。因此，电子商务网上交易的安全性成为至关重要的问题，而网络安全问题则取决于密码技术的安全性。

1、电子商务中密码重要性

电子商务依托于互联网，安全交易是电子商务的前提和基础。电商购物网站只需要账号和密码就可以登录，黑客一旦攻破帐号和密码，就可以轻易掌握用户资料，查看历史交易记录，甚至可以进行冒名交易、转账或提现等。由此可见，在整个安全保障体系中，密码是最重要的安全措施，尤其当下很多院校鼓励学生创业教育，学生在各大电商平台建设店铺自主经营。因此，，密码的设置及管理更加重要。正确的认识密码的重要性，安全的使用密码对于保护个人资料和财产都具有重要意义。

2、Playfair密码教学

电影片段导入法多用于语言类学科教学，是支架式教学模式的具体应用。支架式教学模式也被称为扶助式教学模式，支架的字面意思是建筑行业中使用的脚手架，这种教学思想来源于前苏联心理学家维果斯基的“最近发展区”理论，美国心理学家和教育学家布鲁诺在维果斯基的理论基础上，将这一思想拓展到教育领域，以此说明在教育活动中，学生可以凭借他人提供的辅助完成自己无法独立完成的任务，当学生掌握方法能够独立完成任务时，这种辅助物就像建筑竣工后的支架，会被逐渐撤离。《电子商务网络安全》是电子商务专业中非常重要的一门专业课，密码算法较难，学生不容易掌握，在教学中引入电影《国家宝藏2》即《国家宝藏：夺宝秘笈》桥段，学习网络安全密码知识，能够激发学生学习兴趣，引起大家的重视。该部影片提到了Playfair密码，两百年后影片主人公凯奇依靠祖先留下的关键词（death）破解了这个Playfair密码，找到了黄金神殿的重要线索，最终解开了这个谜团。

2.1Playfair密码简介

Playfair密码是一种替换密码，属于古典密码。当今，许多古典密码已经经受不住现代手段的攻击，但是他们在密码发展史上具有不可磨灭的贡献，许多古典密码思想至今仍被广泛运用，Playfair密码即是其中之一[3]，于1854年由英国人查尔斯，惠斯通发明。因为他的朋友莱昂.普莱费尔的提倡，这种密码在英国的军队和政府部门开始使用，所以称之为Playfair密码。在1854到1855年的克里米亚战争和1899年的布尔战争中有广泛应用|4。

2.2Playfair密码运算法则

2.2.1Playfair密码表由密码表和明文、密文组成。（密码表不区分大小写字母）

密码表依据一个5*5的正方形组成的密码表来编写，密码表里排列有25个字母，由关键词和其余的英文字母按顺序填写。英文字母共有26个，而表格共25个，不同国家有不同方法，如，法语一般去掉w或k，德语则是把i和j合起来当成一个字母看待，英语中去掉字母Z。实际应用中多以德语方法为准则。例：关键字是playfair的密码（见表1）：

2.2.2Playfair运算原理

Playfair密码是双字母破解原则，将明文分解成双字母组合，并将组合的双字母加密为密文双字母的组合。

（1）明文如：orange则or-an-ge两两一组。

（2）不够成一对，可以在任意一个位置取任意一个字母凑成一对。明文如：english，可以在任意位置添加任意一个字母，原则一般添加x，因为英文中x开头的单词最少，不容易引起歧义。xe-ng-li-sh两两一组或者en-gl-is-hx一组等等有多种不同方式，字母x添加的位置不同则密文也是不一样的。

（3）如果明文里有两个字母是一样的，需要拆分。明文如：Hello，he-lx-lo两两一组或者xh-el-lo两两一组等，但是不可以将x添加在最后，因为这样he-1I-ox，两个相同字母在一起，所以，加密的时候相同字母需要拆分。

如果明文是helloteacher，将x添加到1I中间，则明文为单数，则需要再补一个字母，如在结尾处补，则分组情况为：he-lx-lo-te-ac-he-rX。

2.2.3加密与解密

（1）加密：根据密码表将明文加密成密文。规律如下（以关键字是playfair为例）：

1）两个字母同行，取这两个字母右侧的字母，如：明文he加密密文是kg，最后一列字母右侧为最左侧一列;

2）两个字母同列，取这两个字母下方的字母，如：明文|o加密密文是IV，最后一行的字母下方为最上方一行;

3）两个字母不同行不同列，取相交字母：首字母横行次字母列行相交字母以及首字母列行次字母横行相交字母，使这四个字成为一个长方形的四个角，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，分组方法是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。

所以关键字是playfair，明文是hello，密文是kgyvrv。（2）解密：已知密文破解出明文。规律如下（以關键字是playfair为例）：

1）两个字母同行，取这两个字母左侧的字母，如：密文he破解明文是gm，第一列字母左侧为最右侧一列;

2）两个字母同列，取这两个字母上方的字母，如：密文lo破解明文是vg，第一行的字母上方为最后一行;

3）两个字母不同行不同列，同加密方法，取相交字母。如果遇到i/j一格，根据破解明文含义取舍。

2.2.4解密电影密文

《国家宝藏2》电影密文是：

MEIKQOTXCQ

ZXCOMWQC

HNFBIKMEHA

KRQCUNGIKMAV

根据以上方法第一步：建立密码表，关键词是death。（见表2）：

第二步：破解明文。

其中，ME、IK、QO、TX、CO、MW、HN、IK、KR、UN、AV属于不同行不同列，分别取两个字母的相交字母;CQ、QC属于同一列;分别取两个字母上方的字母;TE、ZX、FB、HA、GI、KM属于同一行，分别取两个字母左侧的字母。经过分析，找到对应明文：

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。

根据破解明文的含义，对字母i或j取舍，去掉凑数的字母。在这一明文里通过单词含义可以明显看出应当取字母i，构成单词will和Cibola，意为将要和地名希伯来;由于will最后一个字母l和lead第一个字母分在一组，两字母相同，所以需要拆分，中间加了一个字母x;最后一个字母d因为是单数，所以加了一个字母x凑成一对。通过以上整理，找出所有的单词，连成一句话。

电影明文经过破解如下：

LaboulayeladywillleadtoCibolatemplesofgold.拉伯雷女士将会带领你前往希伯来黄金神殿。

3、总结

通过电影片段作为教学导入，吸引学生注意力，激发学生学习兴趣，加深学生对密码算法的理解与分析能力，从而能够灵活运用密码算法。实际教学过程中，有学生开设淘宝店铺就遭遇过类似事件，骗子伪装成买家发送给学生EMS官方网站的担保订单页面，骗子谎称没有网银，要求学生先在担保订单页面支付0.1元的担保费用，然后买家再通过银行卡支付给学生商品费用，而这个担保订单实际是一个钓鱼网站，最终目的就是骗取学生银行或信用卡账号、密码等私人资料。

所以通过学习网络安全内容，学生应提高自身安全意识，掌握密码算法，设定安全可靠的密码，使攻击者无法盗取和推测密码。

参考文献

[1]邹捷.电子商务中密码安全性研究[J].中国商贸，2012（5）：115-116.

[2]周航帆.电影片段导入法对英语教学的扶助性作用[J].科技信息，2013（17）：237-238.

[3]康晓凤.Playfair密码及C语言模拟实现IJ].徐州工程学院学报，2006（12）：28-30.

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