Four-Square 암호
두 개의 키워드와 메시지를 입력하면 Félix Delastelle의 Four-Square 암호로 암호화하거나 복호화합니다. 도구는 5 × 5 사각형 네 개를 펼쳐 보여 주고, 각 글자 쌍 뒤에 있는 직사각형을 표시하므로 결과를 손으로 확인할 수 있습니다. 무료이며 회원가입이 필요 없고, 입력한 내용은 브라우저 밖으로 나가지 않습니다.
글자들이 먼저 사각형을 채우며, 각 글자는 한 번씩만 씁니다. 나머지 알파벳은 순서대로 이어집니다. 두 키워드가 같아도 되지만, 그러면 암호가 약해집니다.
행 방향이 보통의 방식입니다. 미국 암호학회의 예시는 열 방향으로 씁니다.
글자만 암호화됩니다. 공백, 숫자, 문장부호는 빠지며, 결과는 대문자로 나옵니다.
마지막 글자가 홀수이면 X로 채우며(글자가 X이면 Z로 채움), 복호화된 텍스트에도 그 채움 글자가 남습니다.
I와 J가 한 칸을 공유하므로 모든 J는 I로 돌아옵니다.
네 개의 사각형과 쌍
암호화: 왼쪽 위 사각형에서 첫 글자를, 오른쪽 아래 사각형에서 둘째 글자를 찾습니다. 첫 암호문 글자는 오른쪽 위 사각형에 있으며, 첫 글자의 행과 둘째 글자의 열에 있습니다. 둘째 암호문 글자는 왼쪽 아래 사각형에 있으며, 둘째 글자의 행과 첫 글자의 열에 있습니다.
왼쪽 위 — 평범한 알파벳
| 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 |
오른쪽 위 — 키워드
| 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 |
왼쪽 아래 — 키워드
| 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 |
오른쪽 아래 — 평범한 알파벳
| 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 |
아래에서 쌍을 고르세요. 암호화할 때는 쌍의 두 평문 글자(파란색)가 두 평문 사각형에 있고, 암호문 글자(호박색)는 그 글자들이 이루는 직사각형의 다른 모서리에 있습니다. 복호화는 반대 방향으로 진행합니다.
| 쌍 | 첫 글자 | 둘째 글자 | 결과 |
|---|---|---|---|
| H: 2행 3열 | E: 1행 5열 | FY | |
| L: 3행 1열 | P: 3행 5열 | NF | |
| M: 3행 2열 | E: 1행 5열 | NE | |
| O: 3행 4열 | B: 1행 2열 | HW | |
| I: 2행 4열 | W: 5행 2열 | BX | |
| A: 1행 1열 | N: 3행 3열 | AF | |
| K: 2행 5열 | E: 1행 5열 | FO | |
| N: 3행 3열 | O: 3행 4열 | KH | |
| B: 1행 2열 | I: 2행 4열 | MD | |
| Y: 5행 4열 | O: 3행 4열 | YI | |
| U: 4행 5열 | A: 1행 1열 | OO | |
| R: 4행 2열 | E: 1행 5열 | TE | |
| M: 3행 2열 | Y: 5행 4열 | KU | |
| O: 3행 4열 | N: 3행 3열 | II | |
| L: 3행 1열 | Y: 5행 4열 | KT | |
| H: 2행 3열 | O: 3행 4열 | DH | |
| P: 3행 5열 | E: 1행 5열 | NO |
Four-Square 암호 도구 사용 방법
- 1. 키워드 두 개를 입력하세요. 첫 번째 키워드는 오른쪽 위 사각형을, 두 번째 키워드는 왼쪽 아래 사각형을 채웁니다. 글자만 계산에 들어가며, 각 글자는 한 번씩만 쓰고 나머지 알파벳이 순서대로 이어집니다.
- 2. 사각형 규칙을 고르세요. 26개 글자를 25칸에 넣으려면 I와 J가 한 칸을 공유하게 하거나 Q를 제외해야 하며, 키워드를 채우는 방향도 고를 수 있습니다. 퍼즐이나 교재가 쓴 방식과 맞추세요.
- 3. 메시지를 입력하고 인코딩 또는 디코딩을 고르세요. 글자만 암호화되며, 공백과 문장부호는 빠집니다. 마지막 글자가 홀수이면 X로 채웁니다.
- 4. 계산 과정을 읽으세요. 표에서 쌍을 고르면 그 쌍이 강조됩니다. 평문 글자는 두 평문 사각형에, 암호문 글자는 직사각형의 나머지 모서리에 나타납니다.
Four-Square 암호의 작동 원리
Four-Square 암호는 글자를 두 개씩 묶어 암호화합니다. 2 × 2 배열로 놓인 5 × 5 사각형 네 개를 사용합니다. 왼쪽 위와 오른쪽 아래 사각형에는 평범한 알파벳이 들어갑니다. 오른쪽 위와 왼쪽 아래 사각형은 키 사각형으로, 각각 자신의 키워드로 시작하고 아직 쓰지 않은 글자를 순서대로 이어 씁니다.
한 쌍을 암호화하려면 왼쪽 위 사각형에서 첫 글자를, 오른쪽 아래 사각형에서 둘째 글자를 찾습니다. 두 글자는 가상의 직사각형의 서로 반대 모서리에 놓입니다. 첫 암호문 글자는 오른쪽 위 사각형에서 첫 글자의 행과 둘째 글자의 열에 있습니다. 둘째 암호문 글자는 왼쪽 아래 사각형에서 둘째 글자의 행과 첫 글자의 열에 있습니다. 복호화는 키 사각형에서 출발해 같은 직사각형을 거꾸로 따라갑니다.
실제 예시
미국 암호학회(American Cryptogram Association)의 설명은 키워드 GEOMETRY(오른쪽 위)와 LOGARITHM(왼쪽 아래)을 사용하며, 두 키워드를 열 방향으로 씁니다. I와 J는 한 칸을 공유합니다. 이 설정을 고르고 COMEQUICKLYWENEEDHELPX를 암호화해 보세요. 아래 행과 열은 1부터 셉니다.
| 쌍 | 첫 글자 (왼쪽 위) | 둘째 글자 (오른쪽 아래) | 암호문 |
|---|---|---|---|
| CO | C: 1행, 3열 | O: 3행, 4열 | LE |
| ME | M: 3행, 2열 | E: 1행, 5열 | WI |
| QU | Q: 4행, 1열 | U: 4행, 5열 | XA |
CO의 경우 첫 암호문 글자는 오른쪽 위 사각형의 1행, 4열(L)에 있고, 둘째 암호문 글자는 왼쪽 아래 사각형의 3행, 3열(E)에 있습니다. 전체 메시지는 LEWIXAFNEXCUDXUVDPGXHZ가 되며, 이는 미국 암호학회 설명에 인쇄된 암호문입니다. 쌍은 항상 같은 암호문 쌍이 되지만 글자별 규칙성은 드러나지 않습니다. 같은 평문 글자도 짝이 되는 글자에 따라 다른 글자가 되기 때문입니다.
답을 바꾸는 규칙
발표된 예시들이 모두 일치하지는 않으므로 도구는 이를 선택할 수 있게 합니다. Wikipedia의 예시는 키워드 EXAMPLE과 KEYWORD를 행 방향으로 쓰며, Q를 사각형에서 제외하고 I와 J를 합치지 않을 때에만 HELPMEOBIWANKENOBI를 FYGMKYHOBXMFKKKIMD로 바꿉니다. I와 J를 한 칸에 합치면 같은 입력이 다른 답을 내므로, 비교하기 전에 항상 규칙을 맞추세요.
Four-Square 암호의 유래
이 암호는 프랑스의 아마추어 암호학자 Félix Delastelle(1840–1902)의 작품입니다. 그는 bifid 암호와 trifid 암호도 고안했습니다. 그는 자신의 체계를 Traité élémentaire de cryptographie에 모았고, 이 책은 그가 세상을 떠난 뒤 몇 달 만인 1902년에 파리의 Gauthier-Villars에서 출간되었습니다. Four-square는 단일 사각형에서 쌍을 암호화하는 Playfair와 가까운 친척입니다. 키워드 두 개와 격자 네 개가 필요해 준비가 더 오래 걸리며, 이 추가 작업이 얻는 강도 향상이 크지 않아 Playfair가 훨씬 널리 쓰였습니다.
Four-Square 암호가 해독되는 방식
Four-square는 글자별 빈도를 숨깁니다. 각 글자가 짝이 되는 글자에 따라 달라지기 때문입니다. 그러나 쌍의 빈도는 숨기지 못합니다. 같은 평문 쌍은 항상 같은 암호문 쌍을 만들며, TH와 HE 같은 흔한 영어 쌍은 암호문에 반복되는 쌍을 남깁니다. 수백 글자가 있으면 컴퓨터가 두 키워드를 검색하고, 복호화된 쌍이 얼마나 영어처럼 보이는지로 각 추측에 점수를 매길 수 있습니다. 알려진 평문 조각이 있다면 사각형은 거의 손으로도 풀립니다. Playfair와 달리 두 키워드가 다르면 뒤집힌 평문 쌍이 뒤집힌 암호문 쌍을 만들지 않으며, 중복된 글자에 채움 글자가 필요 없어 Playfair의 단서 두 가지가 사라집니다.
학습용 암호이며 안전한 암호가 아닙니다
Four-square는 이중 글자 암호가 어떻게 작동하는지 배우기에 좋습니다. 소프트웨어에 맞서 개인 정보를 지킬 수는 없습니다.
자주 묻는 질문
- Four-square 암호란 무엇인가요?
- Four-square 암호는 5 × 5 사각형 네 개로 글자 쌍을 암호화하는 이중 글자 치환 암호입니다. 두 개는 평범한 알파벳이고, 두 개는 서로 다른 키워드로 만든 키 사각형입니다. 프랑스 암호학자 Félix Delastelle이 고안했습니다.
- Four-square 암호는 어떻게 복호화하나요?
- 암호문을 두 글자씩 나눕니다. 첫 암호문 글자는 오른쪽 위 키 사각형에서, 둘째 암호문 글자는 왼쪽 아래 키 사각형에서 찾습니다. 첫 평문 글자는 왼쪽 위 사각형에서 첫 암호문 글자의 행과 둘째 암호문 글자의 열에 있고, 둘째 평문 글자는 오른쪽 아래 사각형에서 둘째 암호문 글자의 행과 첫 암호문 글자의 열에 있습니다.
- Four-square 암호는 Playfair와 어떻게 다른가요?
- Playfair는 키 사각형 하나를 사용하고 행이나 열을 따라 글자를 옮깁니다. Four-square는 사각형 네 개를 사용하며 항상 직사각형 규칙을 적용합니다. 중복된 글자 사이에 채움 글자가 필요 없고, 뒤집힌 평문 쌍이 뒤집힌 암호문 쌍을 만들지 않지만, 키워드 두 개가 필요하고 준비 작업이 더 많습니다.
- 두 키워드는 반드시 달라야 하나요?
- 아니요. 하지만 두 키 사각형에 같은 키워드를 쓰면 공격하기가 더 쉬워집니다. 서로 다른 두 키워드는 각 키 사각형에 다른 배열을 만들며, 암호의 강도는 그 차이만큼입니다.
- J와 Q는 어떻게 되나요?
- 5 × 5 사각형에는 25개 글자만 들어가므로 하나를 빼야 합니다. I와 J가 한 칸을 공유하여 모든 J를 I로 읽거나, Q를 제외하여 메시지에서 뺍니다. 발표된 예시는 두 규칙을 모두 쓰므로 자신의 규칙과 맞는 것을 고르세요.
- Four-square 암호는 안전한가요?
- 아니요. 같은 평문 쌍은 항상 같은 암호문 쌍을 만들기 때문에 이중 글자 빈도 분석이 통하고, 컴퓨터가 수백 글자에서 두 키워드를 복구할 수 있습니다. 학습과 퍼즐을 위한 역사적 암호입니다.