原理&簡介
四方密碼是一種對稱式加密法，由法國人Felix Delastelle發明。這種方法將字母兩個一組，然後採用多字母替換密碼。四方密碼用4個5×5的矩陣來加密。每個矩陣都有25個字母。
英文中有26個字母，所以一般是去掉其中的Q或者將i和j當做一樣。
四方密碼有4個矩陣（有兩個祕鑰矩陣，兩個順序矩陣）。
加密
可以選取兩個英文作爲兩個祕鑰，例如hello和world，去除其中相同的字母，於是祕鑰變成了helo和world。
將第一個祕鑰矩陣放在右上角，第二個祕鑰矩陣放在左下角，兩個順序矩陣分別放在左上角和右下角，如下圖：
例如我們要對字符串“I am not a drug god”進行加密，首先將明文分組，分爲“ia m not ad rug g od”，找出分組中第一個字母在左上角矩陣的位置i（二行四列），第二個字母在右下角矩陣的位置a（一行一列），第一個密文爲第一個字母的行號和第二個字母的列號B（二行一列），第二個密文爲第一個字母的列號和第二個字母的行號L（一行四列），如下圖所示，正好是個四方的形狀：
使用python編寫加密腳本如下：
#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
#查詢明文字母位置
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):
#兩個子母中第一個字母位置
first = find_index(letter[0])
#兩個子母中第二個字母位置
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()運行結果如下：
解密：
同樣是將密文分組，找出分組中第一個字母在右上角矩陣的位置B（二行一列），第二個字母在左下角矩陣的位置L（一行四列），第一個明文爲第一個字母的行號和第二個字母的列號i（二行四列），第二個明文爲第一個字母的列號和第二個字母的行號a（一行一列），如下圖所示：
使用python編寫解密腳本如下：
#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
#查詢兩個密文字母位置
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):
#兩個子母中第一個字母位置
first = find_index1(letter[0])
#兩個子母中第二個字母位置
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()運行結果如下：
安恆杯10月月賽“四四方方一座城”解析：
題目：
分析可知：
祕鑰又被加密了，Offset未知，但是我們可以遍歷大小寫字母的ascii碼值經過異或和按位與運算之後的最大值、最小值（192,255）,還有遍歷enc_key的ascii碼值的最大值和最小值（76,106）,可以大概推算Offset的值，肯定爲負數，範圍可以暫時定在（-179,-86）,在遍歷過程中可以再做調整，由此可以遍歷出正確的Offset值。
代碼：
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 = ""結果：
經過遍歷，Offset值爲-149，從而推算出key值。
key1爲：DBAPP
Key2爲：LINKEDBYX
題目標題爲“四四方方一座城”，有一個密碼叫四方密碼，正好是有兩個祕鑰，通過四個矩陣（兩個祕鑰矩陣，兩個順序矩陣）來加密一些信息。
對於本題中的祕鑰，矩陣是這樣的，如下圖所示：
前兩個密文字母爲“XB”，解出明文爲“wh”：對應矩陣如下：
根據上述解密原理，可以算出flag，利用上邊的腳本，將密文和祕鑰替換，運行得到flag
最後將得到的字符串進行md5加密提交即可