Codificar y decodificar el cifrado Playfair

Historia del cifrado Playfair

El cifrado Playfair, inventado por el ingeniero inglés Charles Wheatstone a mediados del siglo XIX, ganó popularidad durante la Primera Guerra Mundial. Sin embargo, fue formalizado y publicado en 1854 por su colega Sir Lyon Playfair, de quien toma el nombre. Utilizado principalmente en contextos militares, Playfair es un cifrado por sustitución polialfabética que servía para proteger comunicaciones confidenciales.

Principio del cifrado Playfair

Método para crear la matriz

El principio básico de Playfair se basa en una matriz de 5 × 5, también llamada cuadrícula Playfair, que se rellena con una clave secreta. Tras introducir la clave, se completa con las letras restantes del alfabeto en orden, sin repetir las ya utilizadas. Como la cuadrícula solo contiene 25 letras, debe omitirse una. En la variante inglesa se combinan I y J; en la francesa se omite la W por ser poco frecuente. Una vez completada la cuadrícula, el mensaje se divide en pares de letras.

Este es un ejemplo de cuadrícula de la variante inglesa, rellenada primero con la clave «PASSWORD»:

Cifrado de pares de letras

El cifrado de pares sigue unas reglas sencillas. Si las dos letras están en la misma fila, se sustituyen por las letras siguientes de esa fila. Si están en la misma columna, se sustituyen por las siguientes de la columna. Si forman un rectángulo, se reemplazan por las letras situadas en las esquinas opuestas. Por ejemplo, en la siguiente tabla:

El par «GI» está en la misma fila y se cifra como «HK»; «PL» se cifra como «RV» porque está en la misma columna; y «PE» se cifra como «OR» porque sus letras ocupan esquinas opuestas de un rectángulo. Cuando un par contiene dos letras idénticas, se inserta una «X» entre ellas por convención.

Principio del criptoanálisis de Playfair

Aunque el cifrado Playfair fue eficaz durante un tiempo, no era invulnerable. Se desarrollaron varias técnicas para romperlo.

Análisis de frecuencias

Análisis de frecuencias sigue siendo un método potente. Aunque Playfair altera las frecuencias de las letras, pueden identificarse ciertos patrones que permiten a los criptoanalistas deducir la clave.

Ataques sobre pares de letras

Al manipular deliberadamente pares de letras, un atacante puede crear situaciones en las que las reglas de Playfair produzcan resultados concretos y ayuden a determinar la clave utilizada.

Ataques de fuerza bruta

Debido al tamaño relativamente pequeño de la matriz Playfair, los ataques de fuerza bruta pueden ser viables. El atacante prueba distintas claves hasta encontrar la correcta.
Aunque el cifrado Playfair, innovador en su época, ha sido superado por técnicas más avanzadas, su fascinante historia y sus principios didácticos siguen convirtiéndolo en un objeto de estudio interesante dentro de la criptografía.