شيفرة المربعات الأربعة

كيفية استخدام أداة شيفرة المربعات الأربعة

1. 1. أدخل كلمتي المفتاح. تملأ الأولى المربع العلوي الأيمن، وتملأ الثانية المربع السفلي الأيسر. لا يُحتسب إلا الحروف، ويُستعمل كل حرف مرة واحدة قبل أن تأتي بقية الأبجدية بالترتيب.
2. 2. اختر اتفاقية المربعات. لوضع 26 حرفًا في 25 خانة، إما أن يشترك I وJ في خانة واحدة أو تُحذف Q، واختر أيضًا طريقة كتابة الكلمة المفتاحية داخل المربع. طابق ما يستعمله لغزك أو كتابك المدرسي.
3. 3. اكتب الرسالة واختر التشفير أو فك التشفير. تُشفَّر الحروف فقط، وتُحذف المسافات وعلامات الترقيم. وإن بقي حرف أخير منفردًا أُكمل بالحرف X.
4. 4. اقرأ خطوات العمل. اختر زوجًا في الجدول لتضيئه: الحرفان الأصليان في المربعين الأصليين، وحرفا الشيفرة عند الزوايا الأخرى للمستطيل.

كيف تعمل شيفرة المربعات الأربعة

تشفّر شيفرة المربعات الأربعة حرفين في كل مرة، وتستعمل أربعة مربعات 5 × 5 في شكل شبكة 2 × 2. يحمل المربعان العلوي الأيسر والسفلي الأيمن الأبجدية الأصلية. أما المربعان العلوي الأيمن والسفلي الأيسر فهما مفتاحيان: يبدأ كل منهما بكلمته المفتاحية، ثم تتبعها الحروف غير المستعملة بالترتيب.

لتشفير زوج، ابحث عن الحرف الأول في المربع العلوي الأيسر، والثاني في المربع السفلي الأيمن. يقعان في زاويتين متقابلتين من مستطيل وهمي. يقع حرف الشيفرة الأول في المربع العلوي الأيمن، في صف الحرف الأول وعمود الحرف الثاني. ويقع حرف الشيفرة الثاني في المربع السفلي الأيسر، في صف الحرف الثاني وعمود الحرف الأول. ولفك التشفير، اسلك المستطيل نفسه بالاتجاه المعاكس، بدءًا من المربعين المفتاحيين.

مثال تطبيقي

تصف جمعية الكريبتوغرام الأمريكية (ACA) الشيفرة بالكلمتين GEOMETRY (في الأعلى الأيمن) وLOGARITHM (في الأسفل الأيسر)، وتُكتب كل كلمة بحروفها على الأعمدة، ويشترك I وJ في خانة واحدة. اختر هذه الإعدادات وشفّر COMEQUICKLYWENEEDHELPX. الصفوف والأعمدة أدناه مُعدّة بدءًا من 1.

بالنسبة إلى CO، يقع حرف الشيفرة الأول في المربع العلوي الأيمن عند الصف 1 والعمود 4 (L)، ويقع الثاني في المربع السفلي الأيسر عند الصف 3 والعمود 3 (E). تصبح الرسالة كاملة LEWIXAFNEXCUDXUVDPGXHZ، وهي الشيفرة المطبوعة في وصف ACA. لاحظ أن الزوج يعطي دائمًا زوج الشيفرة نفسه، لكن لا يظهر أي نمط حرفًا بحرف: فالحرف الأصلي الواحد يتحول إلى حروف مختلفة حسب شريكه.

اتفاقيات تغيّر الجواب

لا تتفق الأمثلة المنشورة دائمًا، ولهذا تتيح الأداة الاختيار بينها. يحوّل مثال ويكيبيديا، بالكلمتين EXAMPLE وKEYWORD المكتوبتين على الصفوف، الجملة HELPMEOBIWANKENOBI إلى FYGMKYHOBXMFKKKIMD فقط إذا حُذف Q من المربعات بدلًا من دمج I وJ. وعند دمج I وJ يعطي الإدخال نفسه جوابًا مختلفًا، لذلك طابق الاتفاقية دائمًا قبل أن تقارن النتائج.

من أين جاءت شيفرة المربعات الأربعة

الشيفرة من ابتكار فيليكس ديلاستيل (Félix Delastelle، 1840–1902)، وهو مُشفّر فرنسي هاوٍ اخترع أيضًا شيفرتي Bifid وTrifid. جمع أنظمته في كتاب Traité élémentaire de cryptographie، الذي نشرته دار Gauthier-Villars في باريس عام 1902، بعد وفاته بأشهر قليلة. والمربعات الأربعة قريبة الصلة بشيفرة Playfair، التي تشفّر الأزواج على مربع واحد. وهي تحتاج إلى كلمتين مفتاحيتين وأربع شبكات، فتستغرق وقتًا أطول في التحضير، ولهذا السبب صارت Playfair أشيع بكثير مقابل قوة أكبر قليلًا.

كيف تُكسر شيفرة المربعات الأربعة

تُخفي المربعات الأربعة تكرار الحروف المفردة، لأن كل حرف يعتمد على شريكه. لكنها لا تُخفي تكرار الأزواج: فالزوج الأصلي نفسه يعطي دائمًا زوج الشيفرة نفسه، فتظهر في نص الشيفرة أزواج متكررة لأزواج الإنجليزية الشائعة مثل TH وHE. وبعد بضع مئات من الحروف يستطيع الحاسوب البحث في الكلمتين المفتاحيتين، وتقييم كل تخمين بمقدار ما تبدو عليه الأزواج المفكوكة من الإنجليزية. ومع جزء معروف من النص الأصلي تسقط المربعات تقريبًا بالتجربة اليدوية. وعلى عكس Playfair، لا يعطي الزوج الأصلي المعكوس زوج شيفرة معكوسًا عندما تختلف الكلمتان المفتاحيتان، والحروف المكررة لا تحتاج إلى حشو، وهذان الأمران يزيلان اثنتين من نقاط ضعف Playfair.

الأسئلة الشائعة

ما هي شيفرة المربعات الأربعة؟

شيفرة المربعات الأربعة شيفرة استبدال للأزواج، تشفّر أزواج الحروف باستعمال أربعة مربعات 5 × 5: مربعان بالأبجدية الأصلية، ومربعان مفتاحيان بكلمتين مختلفتين. وقد ابتكرها المُشفّر الفرنسي فيليكس ديلاستيل.

كيف تفك شيفرة المربعات الأربعة؟

قسّم نص الشيفرة إلى أزواج. ابحث عن حرف الشيفرة الأول في المربع المفتاحي العلوي الأيمن، والثاني في المربع المفتاحي السفلي الأيسر. فيقع الحرف الأصلي الأول في المربع العلوي الأيسر عند صف حرف الشيفرة الأول وعمود حرف الشيفرة الثاني، ويقع الحرف الأصلي الثاني في المربع السفلي الأيمن عند صف حرف الشيفرة الثاني وعمود حرف الشيفرة الأول.

ما الفرق بين المربعات الأربعة وPlayfair؟

تستعمل Playfair مربعًا مفتاحيًا واحدًا، وتحرّك الحروف على الصفوف أو الأعمدة. أما المربعات الأربعة فتستعمل أربعة مربعات، وتطبّق دائمًا قاعدة المستطيل. ولا تحتاج إلى حشو بين الحروف المكررة، ولا يعطي الزوج الأصلي المعكوس زوج شيفرة معكوسًا، لكنها تحتاج إلى كلمتين مفتاحيتين وتحضيرًا أكثر.

هل يجب أن تكون الكلمتان المفتاحيتان مختلفتين؟

لا، لكن استعمال الكلمة المفتاحية نفسها في المربعين المفتاحيين يجعل الشيفرة أسهل في الهجوم عليها. فكلمتان مختلفتان تعطيان ترتيبًا مختلفًا في كل مربع مفتاحي، وقوة الشيفرة لا تتجاوز قدر هذا الاختلاف.

ماذا يحدث للحرف J وللحرف Q؟

يتسع المربع 5 × 5 لـ25 حرفًا فقط، لذلك يجب أن يُستبعد حرف. إما أن يشترك I وJ في خانة واحدة، فيُقرأ كل J على أنه I، أو تُحذف Q وتُزال من الرسالة. وتستعمل الأمثلة المنشورة الاتفاقيتين، فاختر الاتفاقية التي تطابق اتفاقيتك.

هل شيفرة المربعات الأربعة آمنة؟

لا. فلأن الزوج الأصلي نفسه يعطي زوج الشيفرة نفسه، يعمل تحليل تكرار الأزواج، ويستطيع الحاسوب استرجاع الكلمتين المفتاحيتين من بضع مئات من الحروف. إنها شيفرة تاريخية للتعلّم والألغاز.