四方密码
输入两个关键词和一段消息,即可用费利克斯·德拉斯特尔(Félix Delastelle)的四方密码进行加密或解密。工具会排出四个 5 × 5 方阵,并标出每一对字母背后的矩形,方便您手工核对结果。免费,无需注册,内容也不会离开您的浏览器。
关键词的字母先填入方阵,每个字母只用一次;其余字母按字母表顺序依次排列。两个关键词可以相同,但那样密码会变弱。
通常按行填写。美国密码学协会(American Cryptogram Association)的示例则按列填写。
只对字母进行加密。空格、数字和标点会被去掉,结果以大写字母显示。
最后一个单独的字母会以 X 补齐(如果该字母本身是 X,则以 Z 补齐);解密后的文本会保留这些补齐字母。
I 与 J 共用一个格子,因此每个 J 解密后都会变成 I。
四个方阵与字母组
加密:在左上方阵中找到第一个字母,在右下方阵中找到第二个字母。第一个密文字母位于右上方阵中,处于第一个字母所在的行与第二个字母所在的列的交点。第二个密文字母位于左下方阵中,处于第二个字母所在的行与第一个字母所在的列的交点。
左上——明文字母表
| 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——关键词方阵
| 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——关键词方阵
| 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——明文字母表
| 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 |
在下方选择一组字母。加密时,其两个明文字母(蓝色)位于两个明文方阵中,密文字母(琥珀色)位于它们所标出的矩形的其余两个角上。解密则反向进行。
| 字母组 | 第一个字母 | 第二个字母 | 结果 |
|---|---|---|---|
| H:第 2 行,第 3 列 | E:第 1 行,第 5 列 | FY | |
| L:第 3 行,第 1 列 | P:第 3 行,第 5 列 | NF | |
| M:第 3 行,第 2 列 | E:第 1 行,第 5 列 | NE | |
| O:第 3 行,第 4 列 | B:第 1 行,第 2 列 | HW | |
| I:第 2 行,第 4 列 | W:第 5 行,第 2 列 | BX | |
| A:第 1 行,第 1 列 | N:第 3 行,第 3 列 | AF | |
| K:第 2 行,第 5 列 | E:第 1 行,第 5 列 | FO | |
| N:第 3 行,第 3 列 | O:第 3 行,第 4 列 | KH | |
| B:第 1 行,第 2 列 | I:第 2 行,第 4 列 | MD | |
| Y:第 5 行,第 4 列 | O:第 3 行,第 4 列 | YI | |
| U:第 4 行,第 5 列 | A:第 1 行,第 1 列 | OO | |
| R:第 4 行,第 2 列 | E:第 1 行,第 5 列 | TE | |
| M:第 3 行,第 2 列 | Y:第 5 行,第 4 列 | KU | |
| O:第 3 行,第 4 列 | N:第 3 行,第 3 列 | II | |
| L:第 3 行,第 1 列 | Y:第 5 行,第 4 列 | KT | |
| H:第 2 行,第 3 列 | O:第 3 行,第 4 列 | DH | |
| P:第 3 行,第 5 列 | E:第 1 行,第 5 列 | NO |
如何使用四方密码工具
- 1. 输入两个关键词。 第一个关键词填入右上方方阵,第二个填入左下方方阵。只有字母计入,每个字母只使用一次,之后再按字母表顺序排列其余字母。
- 2. 选择方阵的约定。 为了把 26 个字母放进 25 个格子,可以让 I 与 J 共用一个格子,或略去 Q;同时选择关键词的填写方式。请与您的谜题或教材所用的方式保持一致。
- 3. 输入消息,然后选择加密或解密。 只对字母进行加密;空格和标点会被去掉。最后一个单独的字母会以 X 补齐。
- 4. 阅读演算过程。 在表格中选择一组字母即可将其高亮显示:两个明文字母位于两个明文方阵中,密文字母位于矩形的其余两个角上。
四方密码的工作原理
四方密码每次对两个字母进行替换。它使用一个由四个 5 × 5 方阵组成的 2 × 2 方阵组合。左上与右下的方阵放置明文字母表。右上与左下的方阵是关键词方阵:每个方阵都以各自的关键词开头,之后依次填入未使用的字母。
要对一组字母加密,先在左上方阵中找到第一个字母,在右下方阵中找到第二个字母。两者位于一个假想矩形的对角。第一个密文字母位于右上方阵中,处于第一个字母所在的行与第二个字母所在的列的交点。第二个密文字母位于左下方阵中,处于第二个字母所在的行与第一个字母所在的列的交点。解密时,从关键词方阵出发,沿相反方向使用同一矩形即可。
示例
美国密码学协会对该密码的描述使用关键词 GEOMETRY(右上)和 LOGARITHM(左下),两者均按列书写,且 I 与 J 共用一个格子。选择这些设置,然后对 COMEQUICKLYWENEEDHELPX 加密。下表中的行与列均从 1 开始计数。
| 字母组 | 第一个字母(左上) | 第二个字母(右下) | 密文 |
|---|---|---|---|
| CO | C:第 1 行,第 3 列 | O:第 3 行,第 4 列 | LE |
| ME | M:第 3 行,第 2 列 | E:第 1 行,第 5 列 | WI |
| QU | Q:第 4 行,第 1 列 | U:第 4 行,第 5 列 | XA |
对于 CO,第一个密文字母位于右上方阵的第 1 行、第 4 列(L),第二个密文字母位于左下方阵的第 3 行、第 3 列(E)。整段消息会变成 LEWIXAFNEXCUDXUVDPGXHZ,即美国密码学协会描述中给出的密文。请注意,一对字母总会得到同一对密文字母,但看不出逐字母的规律:同一个明文字母会因搭配的字母不同而变成不同的字母。
改变结果的约定
已发表的示例并不完全一致,因此本工具允许您选择约定。维基百科的示例以按行书写的关键词 EXAMPLE 与 KEYWORD 为例,只有在方阵中略去 Q(而非让 I 与 J 共用一个格子)时,才会把 HELPMEOBIWANKENOBI 变成 FYGMKYHOBXMFKKKIMD。若让 I 与 J 共用一个格子,同样的输入会得出不同的结果,因此在比较之前,请务必先确认约定一致。
四方密码的来历
该密码由费利克斯·德拉斯特尔(Félix Delastelle,1840–1902)设计。他是一位法国业余密码学者,还发明了 Bifid 与 trifid 密码。他把自己的各种密码系统收录于 Traité élémentaire de cryptographie(《密码学基础》)一书,该书于他去世数月后由 Gauthier-Villars 出版社在巴黎出版。四方密码与 Playfair 密码关系密切,后者在单个方阵上对字母对进行加密。四方密码需要两个关键词和四个方阵,准备工作更繁琐,而强度的提升有限,这正是 Playfair 密码更为常见的原因。
四方密码如何被破解
四方密码能隐藏单个字母的频率,因为每个字母都取决于它的搭配字母。但它无法隐藏字母对的频率:同一个明文字母对总会产生同一个密文字母对,因此英语中常见的字母对,如 TH 与 HE,会在密文中留下重复的字母对。只要有几百个字母,计算机就能搜索两个关键词,并根据解出的字母对是否像英语来给每个猜测打分。若已知一段明文,几乎可以手工推出方阵。与 Playfair 不同的是,当两个关键词不同时,反转的明文字母对不会产生反转的密文字母对;重复的字母也无需填充字母,这去掉了 Playfair 的两个明显破绽。
一种教学用的密码,而非安全的密码
四方密码是学习双字母密码工作原理的好方法。但它无法保护任何需要防范软件破解的私密内容。
常见问题
- 什么是四方密码?
- 四方密码是一种双字母替换密码,使用四个 5 × 5 方阵对成对的字母进行加密:两个明文字母表,以及两个分别使用不同关键词的密钥方阵。它由法国密码学者费利克斯·德拉斯特尔(Félix Delastelle)发明。
- 如何解密四方密码?
- 将密文切分为字母对。在右上方的关键词方阵中找到第一个密文字母,在左下方的关键词方阵中找到第二个密文字母。第一个明文字母位于左上方阵中,处于第一个密文字母所在的行与第二个密文字母所在的列的交点;第二个明文字母位于右下方阵中,处于第二个密文字母所在的行与第一个密文字母所在的列的交点。
- 四方密码与 Playfair 有什么不同?
- Playfair 使用一个密钥方阵,沿行或列移动字母。四方密码使用四个方阵,并始终应用矩形规则。它不需要在重复字母之间填充字母,反转的明文字母对也不会得到反转的密文字母对;但它需要两个关键词,准备工作也更多。
- 两个关键词必须不同吗?
- 不必须,但若两个密钥方阵使用相同的关键词,这种密码就更容易被攻破。两个不同的关键词会让每个密钥方阵的排列各不相同,而密码的强度也取决于这种差异。
- 字母 J 和 Q 怎么办?
- 一个 5 × 5 方阵只能放 25 个字母,所以必须去掉一个。要么让 I 与 J 共用一个格子,把每个 J 都当作 I 读取;要么略去 Q,并将其从消息中删除。已发表的示例两种约定都有,请选择与您所用约定相符的一种。
- 四方密码安全吗?
- 不安全。由于同一明文字母对总会产生同一密文字母对,字母对频率分析可以奏效,计算机也能从几百个字母中恢复两个关键词。它是一种用于学习和解谜的历史密码。