四方格暗号
2つのキーワードとメッセージを入力すると、フェリックス・デラステル（Félix Delastelle）の四方格暗号で暗号化または復号できます。ツールは4つの5 × 5の正方形を表示し、各文字の組の背後にある長方形を示すので、結果を手作業で確認できます。無料で、登録は不要です。データがブラウザの外に送信されることはありません。
その文字が正方形を最初に埋めます。各文字は1回ずつ使われ、残りのアルファベットは順番に続きます。2つのキーワードは同じでもかまいませんが、その場合は暗号が弱くなります。
行に沿って書くのが一般的です。米国暗号協会（ACA）の例は、列に沿って書いています。
暗号化されるのは文字だけです。スペース、数字、句読点は削除され、結果は大文字になります。
最後の文字が奇数個の場合は X で埋めます（その文字が X の場合は Z で埋めます）。復号したテキストには、その埋め字が残ります。
IとJは同じマスを共有するため、すべてのJは復号するとIになります。
4つの正方形と文字の組
暗号化: 左上の正方形で1文字目、右下の正方形で2文字目を探します。1つ目の暗号文の文字は右上の正方形にあり、1文字目の行と2文字目の列の交点です。2つ目の暗号文の文字は左下の正方形にあり、2文字目の行と1文字目の列の交点です。
左上 — 平文のアルファベット
| A | B | C | D | E |
| F | G | H | I | K |
| L | M | N | O | P |
| Q | R | S | T | U |
| V | W | X | Y | Z |
右上 — キーワード付き
| E | X | A | M | P |
| L | B | C | D | F |
| G | H | I | K | N |
| O | Q | R | S | T |
| U | V | W | Y | Z |
左下 — キーワード付き
| K | E | Y | W | O |
| R | D | A | B | C |
| F | G | H | I | L |
| M | N | P | Q | S |
| T | U | V | X | Z |
右下 — 平文のアルファベット
| A | B | C | D | E |
| F | G | H | I | K |
| L | M | N | O | P |
| Q | R | S | T | U |
| V | W | X | Y | Z |
下の組を選んでください。暗号化では、その2つの平文の文字（青）が2つの平文の正方形にあり、暗号文の文字（琥珀色）は、それが示す長方形の残りの角にあります。復号化は逆の順序で行います。
| 組 | 1文字目 | 2文字目 | 結果 |
|---|---|---|---|
| H: 2行目、3列目 | E: 1行目、5列目 | FY | |
| L: 3行目、1列目 | P: 3行目、5列目 | NF | |
| M: 3行目、2列目 | E: 1行目、5列目 | NE | |
| O: 3行目、4列目 | B: 1行目、2列目 | HW | |
| I: 2行目、4列目 | W: 5行目、2列目 | BX | |
| A: 1行目、1列目 | N: 3行目、3列目 | AF | |
| K: 2行目、5列目 | E: 1行目、5列目 | FO | |
| N: 3行目、3列目 | O: 3行目、4列目 | KH | |
| B: 1行目、2列目 | I: 2行目、4列目 | MD | |
| Y: 5行目、4列目 | O: 3行目、4列目 | YI | |
| U: 4行目、5列目 | A: 1行目、1列目 | OO | |
| R: 4行目、2列目 | E: 1行目、5列目 | TE | |
| M: 3行目、2列目 | Y: 5行目、4列目 | KU | |
| O: 3行目、4列目 | N: 3行目、3列目 | II | |
| L: 3行目、1列目 | Y: 5行目、4列目 | KT | |
| H: 2行目、3列目 | O: 3行目、4列目 | DH | |
| P: 3行目、5列目 | E: 1行目、5列目 | NO |
四方格暗号ツールの使い方
- 1. 2つのキーワードを入力します。 1つ目は右上の正方形に、2つ目は左下の正方形に入ります。文字だけが対象で、各文字は1回ずつ使われ、残りのアルファベットは順番に続きます。
- 2. 正方形の規則を選びます。 26文字を25マスに収める方法として、IとJを同じマスに入れるか、Qを除外するかを選び、キーワードを書き込む向きも選びます。パズルや教科書で使われている方法に合わせてください。
- 3. メッセージを入力し、暗号化または復号を選びます。 暗号化されるのは文字だけです。スペースや句読点は削除されます。最後の文字が奇数個の場合は X で埋めます。
- 4. 途中の計算を確認します。 表の組を選ぶと、その組が強調表示されます。2つの平文の文字は平文の正方形にあり、暗号文の文字は長方形のほかの角にあります。
四方格暗号のしくみ
四方格暗号は、文字を2文字ずつ暗号化します。2 × 2のブロックに並んだ4つの5 × 5の正方形を使います。左上と右下の正方形には平文のアルファベットが入ります。右上と左下の正方形は鍵付きで、それぞれ固有のキーワードから始まり、そのあとに使われていない文字を順番に並べます。
組を暗号化するには、左上の正方形で1文字目を、右下の正方形で2文字目を探します。この2文字は、仮想的な長方形の対角にあります。1つ目の暗号文の文字は右上の正方形にあり、1文字目の行と2文字目の列の交点です。2つ目の暗号文の文字は左下の正方形にあり、2文字目の行と1文字目の列の交点です。復号は、鍵付きの正方形から始めて、同じ長方形を逆にたどります。
具体例
米国暗号協会（ACA）による暗号の説明では、キーワード GEOMETRY（右上）と LOGARITHM（左下）を、それぞれ列に沿って書き、IとJを同じマスに入れています。この設定を選び、COMEQUICKLYWENEEDHELPX を暗号化してください。以下の行と列は1から数えています。
| 組 | 1文字目（左上） | 2文字目（右下） | 暗号文 |
|---|---|---|---|
| CO | C: 1行目、3列目 | O: 3行目、4列目 | LE |
| ME | M: 3行目、2列目 | E: 1行目、5列目 | WI |
| QU | Q: 4行目、1列目 | U: 4行目、5列目 | XA |
CO の場合、1つ目の暗号文の文字は右上の正方形の1行目、4列目（L）にあり、2つ目は左下の正方形の3行目、3列目（E）にあります。メッセージ全体は LEWIXAFNEXCUDXUVDPGXHZ となり、これは ACA の説明に載っている暗号文です。同じ平文の組は必ず同じ暗号文の組になりますが、文字ごとの対応は見えません。同じ平文の文字でも、組になる相手によって異なる文字に変わるからです。
答えを変える規則
公表されている例はすべて同じ規則を使っているわけではないため、このツールでは規則を選べるようにしています。ウィキペディアの例では、キーワード EXAMPLE と KEYWORD を行に沿って書き、HELPMEOBIWANKENOBI を FYGMKYHOBXMFKKKIMD に変換します。ただし、これはIとJを同じマスに入れる代わりに、正方形からQを除外した場合の結果です。IとJを同じマスに入れると、同じ入力でも別の答えになります。比較する前に、必ず規則を合わせてください。
四方格暗号の由来
この暗号は、フランスのアマチュア暗号研究者フェリックス・デラステル（1840–1902）の考案です。彼はビフィッド暗号やトリフィッド暗号も考案しました。自身の方式は『Traité élémentaire de cryptographie』にまとめられ、彼の死の数か月後の1902年にパリのゴーティエ＝ヴィラール社から出版されました。四方格暗号はプレイフェア暗号に近い親戚にあたります。プレイフェア暗号は1つの正方形の上で文字の組を暗号化します。四方格暗号は2つのキーワードと4つの正方形を必要とするため、準備に手間がかかります。その手間に比べて強度の向上がわずかだったため、プレイフェア暗号のほうがはるかに広く使われました。
四方格暗号の解読方法
四方格暗号は、1文字の出現頻度を隠します。各文字は組になる相手に依存するからです。しかし、組の出現頻度は隠せません。ある平文の組は必ず同じ暗号文の組になるため、TH や HE などの英語でよくある組は、暗号文の中で繰り返される組を残します。数百文字あれば、コンピューターは2つのキーワードを探索し、復号した組がどれほど英語らしいかによって各候補を採点できます。平文の断片がわかっていれば、正方形はほぼ手作業で導き出せます。プレイフェア暗号と違い、2つのキーワードが異なる場合、平文の組を逆にしても暗号文の組は逆になりません。また、重なった文字の間に埋め字を入れる必要もありません。これでプレイフェア暗号の弱点が2つ減っています。
学習用の暗号であり、安全な暗号ではありません
四方格暗号は、二文字暗号の仕組みを学ぶのに適しています。しかし、コンピューターによる解読から私的な情報を守ることはできません。
よくある質問
- 四方格暗号とは何ですか？
- 四方格暗号は、文字の組を暗号化する二文字置換暗号です。4つの5 × 5の正方形を使います。平文のアルファベットが2つと、異なるキーワードで鍵付きにした正方形が2つです。フランスの暗号研究者フェリックス・デラステルが考案しました。
- 四方格暗号はどのように復号しますか？
- 暗号文を2文字ずつの組に分けます。1つ目の文字を右上の鍵付き正方形で、2つ目の文字を左下の鍵付き正方形で探します。1つ目の平文の文字は左上の正方形にあり、1つ目の暗号文の文字の行と、2つ目の暗号文の文字の列の交点です。2つ目の平文の文字は右下の正方形にあり、2つ目の暗号文の文字の行と、1つ目の暗号文の文字の列の交点です。
- 四方格暗号はプレイフェア暗号とどう違いますか？
- プレイフェア暗号は1つの鍵の正方形を使い、文字を行または列に沿って動かします。四方格暗号は4つの正方形を使い、常に長方形の規則を適用します。重なった文字の間に埋め字は不要で、平文の組を逆にしても暗号文の組は逆になりません。ただし、2つのキーワードが必要で、準備に手間がかかります。
- 2つのキーワードは異なっている必要がありますか？
- 必須ではありませんが、2つの鍵付き正方形に同じキーワードを使うと、解読されやすくなります。異なる2つのキーワードを使うと、それぞれの鍵付き正方形の並びが変わり、暗号の強さはその違いに依存します。
- 文字JとQはどうなりますか？
- 5 × 5の正方形には25文字しか入らないため、どれか1文字を外す必要があります。IとJを同じマスに入れてJをすべてIとして扱うか、Qを除外してメッセージからも削除するかのどちらかです。公表されている例はどちらの規則も使っているため、ご自身の規則に合うものを選んでください。
- 四方格暗号は安全ですか？
- いいえ。同じ平文の組は必ず同じ暗号文の組になるため、二文字の出現頻度分析が有効です。コンピューターは数百文字から両方のキーワードを復元できます。学習用とパズル用の歴史的な暗号です。