Шифр четырёх квадратов
Введите два ключевых слова и сообщение, чтобы зашифровать или расшифровать его шифром четырёх квадратов Феликса Делластеля. Инструмент выводит четыре квадрата 5 × 5 и отмечает прямоугольник за каждой парой букв, чтобы результат можно было проверить вручную. Бесплатно, без регистрации, и ничего не покидает ваш браузер.
Его буквы заполняют квадрат первыми, каждая используется один раз; остальные буквы алфавита идут по порядку. Два ключевых слова могут совпадать, но тогда шифр слабее.
Обычно его записывают по строкам. Пример Американской ассоциации криптограмм записывает его по столбцам.
Шифруются только латинские буквы. Пробелы, цифры и знаки препинания отбрасываются, результат записывается заглавными буквами.
Нечётная последняя буква дополняется X (Z, если сама буква — X); при расшифровке этот наполнитель сохраняется.
I и J находятся в одной клетке, поэтому каждая J возвращается как I.
Четыре квадрата и пары
Шифрование: найдите первую букву в верхнем левом квадрате, а вторую — в нижнем правом. Первая буква шифра находится в верхнем правом квадрате, в строке первой буквы и столбце второй. Вторая буква шифра находится в нижнем левом квадрате, в строке второй буквы и столбце первой.
Верхний левый — открытый алфавит
| 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 |
Верхний правый — с ключом
| 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 |
Нижний левый — с ключом
| 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 |
Нижний правый — открытый алфавит
| 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 |
Выберите пару ниже. При шифровании её две открытые буквы (синим) стоят в двух квадратах открытого алфавита, а буквы шифра (янтарным) — в других углах прямоугольника, который они отмечают. Расшифровка идёт в обратную сторону.
| Пара | Первая буква | Вторая буква | Результат |
|---|---|---|---|
| H: строка 2, столбец 3 | E: строка 1, столбец 5 | FY | |
| L: строка 3, столбец 1 | P: строка 3, столбец 5 | NF | |
| M: строка 3, столбец 2 | E: строка 1, столбец 5 | NE | |
| O: строка 3, столбец 4 | B: строка 1, столбец 2 | HW | |
| I: строка 2, столбец 4 | W: строка 5, столбец 2 | BX | |
| A: строка 1, столбец 1 | N: строка 3, столбец 3 | AF | |
| K: строка 2, столбец 5 | E: строка 1, столбец 5 | FO | |
| N: строка 3, столбец 3 | O: строка 3, столбец 4 | KH | |
| B: строка 1, столбец 2 | I: строка 2, столбец 4 | MD | |
| Y: строка 5, столбец 4 | O: строка 3, столбец 4 | YI | |
| U: строка 4, столбец 5 | A: строка 1, столбец 1 | OO | |
| R: строка 4, столбец 2 | E: строка 1, столбец 5 | TE | |
| M: строка 3, столбец 2 | Y: строка 5, столбец 4 | KU | |
| O: строка 3, столбец 4 | N: строка 3, столбец 3 | II | |
| L: строка 3, столбец 1 | Y: строка 5, столбец 4 | KT | |
| H: строка 2, столбец 3 | O: строка 3, столбец 4 | DH | |
| P: строка 3, столбец 5 | E: строка 1, столбец 5 | NO |
Как пользоваться шифром четырёх квадратов
- 1. Введите два ключевых слова. Первое заполняет верхний правый квадрат, второе — нижний левый. Считаются только буквы, и каждая используется один раз, прежде чем идут остальные буквы алфавита.
- 2. Выберите соглашение о квадратах. Чтобы уместить 26 букв в 25 клетках, либо объедините I и J в одной клетке, либо исключите Q; выберите и способ записи ключевого слова. Выбирайте то, что использовалось в вашей головоломке или учебнике.
- 3. Введите сообщение и выберите «Шифровать» или «Расшифровать». Шифруются только буквы; пробелы и знаки препинания отбрасываются. Нечётная последняя буква дополняется X.
- 4. Изучите ход работы. Выберите пару в таблице, чтобы подсветить её: открытые буквы находятся в двух квадратах открытого алфавита, а буквы шифра — в остальных углах прямоугольника.
Как работает шифр четырёх квадратов
Шифр четырёх квадратов шифрует по две буквы за раз. Он использует четыре квадрата 5 × 5 в блоке 2 × 2. Верхний левый и нижний правый квадраты содержат открытый алфавит. Верхний правый и нижний левый квадраты — с ключом: каждый начинается со своего ключевого слова и продолжается неиспользованными буквами по порядку.
Чтобы зашифровать пару, найдите первую букву в верхнем левом квадрате, а вторую — в нижнем правом. Они стоят в противоположных углах воображаемого прямоугольника. Первая буква шифра находится в верхнем правом квадрате, в строке первой буквы и столбце второй. Вторая буква шифра находится в нижнем левом квадрате, в строке второй буквы и столбце первой. Чтобы расшифровать, пройдите тот же прямоугольник в обратном порядке, начиная с квадратов с ключом.
Пример
В описании шифра, которое дала Американская ассоциация криптограмм (American Cryptogram Association), используются ключевые слова GEOMETRY (верхний правый) и LOGARITHM (нижний левый), каждое записано по столбцам, а I и J находятся в одной клетке. Выберите эти настройки и зашифруйте COMEQUICKLYWENEEDHELPX. Строки и столбцы ниже нумеруются с 1.
| Пара | Первая буква (верхний левый) | Вторая буква (нижний правый) | Шифр |
|---|---|---|---|
| CO | C: строка 1, столбец 3 | O: строка 3, столбец 4 | LE |
| ME | M: строка 3, столбец 2 | E: строка 1, столбец 5 | WI |
| QU | Q: строка 4, столбец 1 | U: строка 4, столбец 5 | XA |
Для CO первая буква шифра находится в верхнем правом квадрате, в строке 1, столбце 4 (L), а вторая — в нижнем левом квадрате, в строке 3, столбце 3 (E). Весь текст превращается в LEWIXAFNEXCUDXUVDPGXHZ, то есть в шифртекст, приведённый в описании ассоциации. Одна и та же пара всегда даёт одну и ту же пару шифра, но поэлементного соответствия не видно: одна и та же открытая буква превращается в разные буквы в зависимости от своей пары.
Соглашения, которые меняют ответ
Опубликованные примеры расходятся между собой, поэтому инструмент позволяет выбрать соглашение. Пример из Википедии с ключевыми словами EXAMPLE и KEYWORD, записанными по строкам, превращает HELPMEOBIWANKENOBI в FYGMKYHOBXMFKKKIMD только тогда, когда Q исключается из квадратов, а не I и J объединяются. При объединении I и J тот же ввод даёт другой ответ, поэтому прежде чем сравнивать результаты, сверьте соглашение.
Происхождение шифра четырёх квадратов
Шифр придумал Феликс Делластель (Félix Delastelle, 1840–1902), французский любитель криптографии, который изобрёл также шифры bifid и trifid. Свои системы он собрал в книге Traité élémentaire de cryptographie, которую издательство Gauthier-Villars выпустило в Париже в 1902 году, через несколько месяцев после его смерти. Четыре квадрата — близкий родственник Playfair, который шифрует пары на одном квадрате. Для него нужны два ключевых слова и четыре квадрата, поэтому подготовка занимает больше времени; именно эта дополнительная работа при небольшом выигрыше в стойкости объясняет, почему Playfair получил куда большее распространение.
Как взламывается шифр четырёх квадратов
Четыре квадрата скрывают частоты отдельных букв, потому что каждая буква зависит от своей пары. Частоты пар они не скрывают: данная открытая пара всегда даёт одну и ту же пару шифра, поэтому распространённые английские пары, такие как TH и HE, оставляют повторяющиеся пары в шифртексте. По нескольким сотням букв компьютер может перебрать два ключевых слова и оценить каждую догадку по тому, насколько по-английски выглядят расшифрованные пары. Имея фрагмент известного открытого текста, квадраты почти выстраиваются сами собой. В отличие от Playfair, обратная открытая пара при разных ключевых словах не даёт обратной пары шифра, а двойные буквы не требуют наполнителя, и это убирает два признака, по которым узнаётся Playfair.
Учебный шифр, а не надёжный
Четыре квадрата — хороший способ понять, как устроены шифры диграфов. Защитить ими что-либо личное от программ нельзя.
Часто задаваемые вопросы
- Что такое шифр четырёх квадратов?
- Это шифр подстановки диграфов: он шифрует пары букв с помощью четырёх квадратов 5 × 5, два из которых содержат открытые алфавиты, а два других построены по разным ключевым словам. Его придумал французский криптограф Феликс Делластель.
- Как расшифровать шифр четырёх квадратов?
- Разбейте шифртекст на пары. Найдите первую букву в верхнем правом квадрате с ключом, а вторую — в нижнем левом квадрате с ключом. Первая открытая буква находится в верхнем левом квадрате, в строке первой буквы шифра и столбце второй; вторая открытая буква — в нижнем правом квадрате, в строке второй буквы шифра и столбце первой.
- Чем шифр четырёх квадратов отличается от Playfair?
- Playfair использует один ключевой квадрат и смещает буквы по строкам или столбцам. Четыре квадрата используют четыре таблицы и всегда применяют правило прямоугольника. Наполнитель между двойными буквами не нужен, и обратная открытая пара не даёт обратной пары шифра, но требуются два ключевых слова и больше подготовки.
- Обязательно ли два ключевых слова должны различаться?
- Нет, но если использовать одно и то же ключевое слово для обоих квадратов с ключом, шифр легче атаковать. Два разных ключевых слова дают разное расположение в каждом квадрате с ключом, и шифр настолько стоек, насколько велико это различие.
- Что происходит с буквами J и Q?
- В квадрате 5 × 5 помещаются 25 букв, поэтому одну нужно убрать. Либо I и J занимают одну клетку, и каждая J читается как I, либо Q исключается и удаляется из сообщения. В опубликованных примерах используются оба соглашения, поэтому выберите то, которое совпадает с вашим.
- Надёжен ли шифр четырёх квадратов?
- Нет. Поскольку одна и та же открытая пара всегда даёт одну и ту же пару шифра, работает частотный анализ диграфов, а компьютер может восстановить оба ключевых слова по нескольким сотням букв. Это исторический шифр для обучения и головоломок.