Szyfr czterech kwadratów
Wpisz dwa słowa kluczowe i wiadomość, aby ją zaszyfrować lub odszyfrować szyfrem czterech kwadratów Félixa Delastelle'a. Narzędzie pokazuje cztery kwadraty 5 × 5 i zaznacza prostokąt za każdą parą liter, dzięki czemu wynik można sprawdzić ręcznie. Za darmo, bez rejestracji, a nic nie opuszcza przeglądarki.
Jego litery najpierw wypełniają kwadrat, każda raz; resztę alfabetu dopisujemy po kolei. Dwa słowa kluczowe mogą być takie same, ale wtedy szyfr jest słabszy.
Najczęściej wpisuje się je wzdłuż wierszy. Przykład Amerykańskiego Stowarzyszenia Kryptogramów wpisuje je wzdłuż kolumn.
Szyfrowane są tylko litery. Spacje, cyfry i znaki interpunkcyjne są pomijane, a wynik zapisywany jest wielkimi literami.
Nieparzysta ostatnia litera jest uzupełniana literą X (Z, jeśli sama jest X); zdekodowany tekst zachowuje to dopełnienie.
I i J dzielą jedno pole, więc każde J wraca jako I.
Cztery kwadraty i pary
Szyfrowanie: znajdź pierwszą literę w lewym górnym kwadracie, a drugą w prawym dolnym. Pierwsza litera szyfrogramu jest w prawym górnym kwadracie, w wierszu pierwszej litery i kolumnie drugiej. Druga litera szyfrogramu jest w lewym dolnym kwadracie, w wierszu drugiej litery i kolumnie pierwszej.
Lewy górny – alfabet jawny
| 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 |
Prawy górny – z kluczem
| 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 |
Lewy dolny – z kluczem
| 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 |
Prawy dolny – alfabet jawny
| 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 |
Wybierz parę poniżej. Przy szyfrowaniu jej dwie litery jawne (niebieskie) znajdują się w dwóch jawnych kwadratach, a litery szyfrogramu (bursztynowe) w pozostałych rogach prostokąta, który wyznaczają. Przy dekodowaniu jest odwrotnie.
| Para | Pierwsza litera | Druga litera | Wynik |
|---|---|---|---|
| H: wiersz 2, kolumna 3 | E: wiersz 1, kolumna 5 | FY | |
| L: wiersz 3, kolumna 1 | P: wiersz 3, kolumna 5 | NF | |
| M: wiersz 3, kolumna 2 | E: wiersz 1, kolumna 5 | NE | |
| O: wiersz 3, kolumna 4 | B: wiersz 1, kolumna 2 | HW | |
| I: wiersz 2, kolumna 4 | W: wiersz 5, kolumna 2 | BX | |
| A: wiersz 1, kolumna 1 | N: wiersz 3, kolumna 3 | AF | |
| K: wiersz 2, kolumna 5 | E: wiersz 1, kolumna 5 | FO | |
| N: wiersz 3, kolumna 3 | O: wiersz 3, kolumna 4 | KH | |
| B: wiersz 1, kolumna 2 | I: wiersz 2, kolumna 4 | MD | |
| Y: wiersz 5, kolumna 4 | O: wiersz 3, kolumna 4 | YI | |
| U: wiersz 4, kolumna 5 | A: wiersz 1, kolumna 1 | OO | |
| R: wiersz 4, kolumna 2 | E: wiersz 1, kolumna 5 | TE | |
| M: wiersz 3, kolumna 2 | Y: wiersz 5, kolumna 4 | KU | |
| O: wiersz 3, kolumna 4 | N: wiersz 3, kolumna 3 | II | |
| L: wiersz 3, kolumna 1 | Y: wiersz 5, kolumna 4 | KT | |
| H: wiersz 2, kolumna 3 | O: wiersz 3, kolumna 4 | DH | |
| P: wiersz 3, kolumna 5 | E: wiersz 1, kolumna 5 | NO |
Jak korzystać z kodera szyfru czterech kwadratów
- 1. Wpisz dwa słowa kluczowe. Pierwsze wypełnia prawy górny kwadrat, drugie lewy dolny. Liczą się tylko litery, a każda jest użyta raz, zanim kwadrat zostanie uzupełniony resztą alfabetu.
- 2. Wybierz konwencję kwadratów. Aby umieścić 26 liter w 25 polach, połącz I z J w jednym polu albo pomiń Q, i wybierz, jak wpisywać słowo kluczowe. Dopasuj to do swojej łamigłówki lub podręcznika.
- 3. Wpisz wiadomość i wybierz Koduj lub Dekoduj. Szyfrowane są tylko litery; spacje i znaki interpunkcyjne są pomijane. Ostatnia nieparzysta litera zostanie uzupełniona literą X.
- 4. Przeczytaj obliczenia. Wybierz parę w tabeli, aby ją podświetlić: litery jawne w dwóch jawnych kwadratach, a litery szyfrogramu w pozostałych rogach prostokąta.
Jak działa szyfr czterech kwadratów
Szyfr czterech kwadratów szyfruje naraz dwie litery. Używa czterech kwadratów 5 × 5 ułożonych w blok 2 × 2. Kwadraty lewy górny i prawy dolny zawierają alfabet jawny. Kwadraty prawy górny i lewy dolny są z kluczem: każdy zaczyna się od własnego słowa kluczowego, a dalej idą nieużyte litery w kolejności alfabetycznej.
Aby zaszyfrować parę, znajdź pierwszą literę w lewym górnym kwadracie, a drugą w prawym dolnym. Leżą one w przeciwległych rogach wyobrażonego prostokąta. Pierwsza litera szyfrogramu znajduje się w prawym górnym kwadracie, w wierszu pierwszej litery i kolumnie drugiej. Druga litera szyfrogramu znajduje się w lewym dolnym kwadracie, w wierszu drugiej litery i kolumnie pierwszej. Aby odszyfrować, przejdź ten sam prostokąt w odwrotnym kierunku, zaczynając od kwadratów z kluczem.
Przykład krok po kroku
Amerykańskie stowarzyszenie kryptogramów (American Cryptogram Association) opisuje szyfr, używając słów kluczowych GEOMETRY (prawy górny) i LOGARITHM (lewy dolny), wpisywanych wzdłuż kolumn, przy czym I i J dzielą jedno pole. Ustaw te wartości i zaszyfruj COMEQUICKLYWENEEDHELPX. Wiersze i kolumny liczymy od 1.
| Para | Pierwsza litera (lewy górny) | Druga litera (prawy dolny) | Szyfrogram |
|---|---|---|---|
| CO | C: wiersz 1, kolumna 3 | O: wiersz 3, kolumna 4 | LE |
| ME | M: wiersz 3, kolumna 2 | E: wiersz 1, kolumna 5 | WI |
| QU | Q: wiersz 4, kolumna 1 | U: wiersz 4, kolumna 5 | XA |
Dla pary CO pierwsza litera szyfrogramu znajduje się w prawym górnym kwadracie, w wierszu 1, kolumnie 4 (L), a druga w lewym dolnym kwadracie, w wierszu 3, kolumnie 3 (E). Cała wiadomość staje się LEWIXAFNEXCUDXUVDPGXHZ, czyli szyfrogramem podanym w opisie ACA. Zauważ, że dana para zawsze daje tę samą parę szyfrogramu, ale nie widać żadnego wzorca litera po literze: ta sama litera jawna zamienia się w różne litery, zależnie od partnera.
Konwencje zmieniające wynik
Opublikowane przykłady nie zawsze się zgadzają, dlatego narzędzie pozwala wybrać konwencję. Przykład z angielskiej Wikipedii, z słowami kluczowymi EXAMPLE i KEYWORD wpisywanymi wzdłuż wierszy, zamienia HELPMEOBIWANKENOBI w FYGMKYHOBXMFKKKIMD tylko wtedy, gdy Q zostanie pominięte w kwadratach, zamiast łączenia I z J. Przy połączeniu I z J to samo wejście daje inny wynik, więc przed porównaniem zawsze ustal konwencję.
Skąd pochodzi szyfr czterech kwadratów
Szyfr jest dziełem Félixa Delastelle'a (1840–1902), francuskiego kryptografa-amatora, który wynalazł także szyfry bifid i trifid. Zebrał swoje systemy w Traité élémentaire de cryptographie, wydanym przez Gauthier-Villars w Paryżu w 1902 roku, kilka miesięcy po jego śmierci. Szyfr czterech kwadratów jest bliskim krewnym szyfru Playfair, który szyfruje pary liter na jednym kwadracie. Potrzebuje dwóch słów kluczowych i czterech siatek, więc jest bardziej pracochłonny w przygotowaniu, a ta dodatkowa praca przy skromnym wzroście siły wyjaśnia, dlaczego Playfair stał się znacznie popularniejszy.
Jak łamie się szyfr czterech kwadratów
Szyfr czterech kwadratów ukrywa częstości pojedynczych liter, bo każda litera zależy od partnera. Nie ukrywa jednak częstości par: dana para jawna zawsze daje tę samą parę szyfrogramu, więc częste pary angielskie, takie jak TH i HE, zostawiają powtarzające się pary w szyfrogramie. Przy kilkuset literach komputer może przeszukać dwa słowa kluczowe i ocenić każde przypuszczenie tym, jak angielsko wygląda odszyfrowany tekst. Przy znanym fragmencie tekstu jawnego kwadraty dają się niemal ułożyć ręcznie. W przeciwieństwie do Playfaira odwrócona para jawna nie daje odwróconej pary szyfrogramu, gdy oba słowa kluczowe się różnią, a podwojone litery nie wymagają wypełniacza, co usuwa dwie cechy, które zdradzają Playfaira.
Szyfr dydaktyczny, nie bezpieczny
Szyfr czterech kwadratów to dobry sposób, by poznać działanie szyfrów digrafowych. Nie chroni niczego prywatnego przed oprogramowaniem.
Najczęstsze pytania
- Czym jest szyfr czterech kwadratów?
- To szyfr podstawieniowy digrafowy, który szyfruje pary liter za pomocą czterech kwadratów 5 × 5: dwóch z alfabetem jawnym i dwóch z kluczem, ułożonych według dwóch różnych słów kluczowych. Wynalazł go francuski kryptograf Félix Delastelle.
- Jak odszyfrować szyfr czterech kwadratów?
- Podziel szyfrogram na pary. Znajdź pierwszą literę w prawym górnym kwadracie z kluczem, a drugą w lewym dolnym. Pierwsza litera jawna leży w lewym górnym kwadracie, w wierszu pierwszej litery szyfrogramu i kolumnie drugiej; druga litera jawna leży w prawym dolnym kwadracie, w wierszu drugiej litery szyfrogramu i kolumnie pierwszej.
- Czym szyfr czterech kwadratów różni się od Playfaira?
- Playfair używa jednego kwadratu z kluczem i przesuwa litery w wierszach lub kolumnach. Szyfr czterech kwadratów używa czterech kwadratów i zawsze stosuje regułę prostokąta. Nie wymaga wypełniacza między podwojonymi literami, a odwrócona para jawna nie daje odwróconej pary szyfrogramu, ale potrzebuje dwóch słów kluczowych i więcej przygotowania.
- Czy dwa słowa kluczowe muszą być różne?
- Nie, ale użycie tego samego słowa kluczowego dla obu kwadratów z kluczem ułatwia atak. Dwa różne słowa kluczowe dają inny układ w każdym kwadracie z kluczem, a szyfr jest tak silny, jak ta różnica.
- Co się dzieje z literą J i z literą Q?
- Kwadrat 5 × 5 mieści 25 liter, więc jedną trzeba pominąć. Albo I i J dzielą jedno pole, a każde J jest odczytywane jako I, albo Q zostaje pominięte i usunięte z wiadomości. Opublikowane przykłady używają obu konwencji, więc wybierz tę, która pasuje do twojej.
- Czy szyfr czterech kwadratów jest bezpieczny?
- Nie. Ponieważ ta sama para jawna zawsze daje tę samą parę szyfrogramu, działa analiza częstości digrafów, a komputer może odzyskać oba słowa kluczowe z kilkuset liter. To szyfr historyczny, przeznaczony do nauki i łamigłówek.