Chaocipher
John F. Byrne が1918年に考案し、2010年まで秘密にされていた動的換字暗号である Chaocipher を暗号化・復号しましょう。2つのアルファベットが概念上のディスクに載っていて1文字ごとに並び替わるため、各文字は新たにシャッフルされたアルファベットの下で暗号化されます。両方の開始アルファベットを編集し、暗号化と復号を切り替え、ディスクが回る様子を眺められます。すべての処理はブラウザ上で実行されます。
左ディスク (暗号)
右ディスク (平文)
各ディスクには A から Z までのすべての文字がちょうど1回ずつ含まれていなければなりません。2つの開始配列がキーなので、送信者と受信者は同じ組を使う必要があります。初期値は Byrne の古典的な Exhibit 1 のアルファベットです。
上にテキストを入力すると、Chaocipher の結果がここに表示されます。
カオサイファー の使い方
- 1
暗号化か復号かを選ぶ
平文を Chaocipher 暗号文に変えるには暗号化を、暗号文から平文を復元するには復号を選びます。どちらの向きにも同じ開始アルファベットが使われます。
- 2
2つの開始アルファベットを設定する
左ディスクと右ディスクのアルファベットを入力します。どちらも26文字すべての並べ替えです。これらがキーなので、通信相手と同じ組を使うか、Byrne の例を再現するために古典的な Exhibit 1 の初期値のままにしてください。
- 3
テキストを入力または貼り付ける
変換したいメッセージを入力します。入力すると同時に暗号が自動で実行され、各文字を一方のディスクで見つけ、その結果をもう一方から読み取り、それから両方のディスクを並び替えます。
- 4
確認し、コピーし、共有する
結果を確認し、それをコピーしたり、テキストファイルとしてダウンロードしたり、あなたの正確なアルファベット・向き・テキストとともにツールを開き直すリンクで共有したりできます。すべてはブラウザ内に留まります。
Chaocipher を理解する
Chaocipher とは何ですか?
Chaocipher は、アイルランド系アメリカ人の実業家 John F. Byrne が1918年に考案した多表式換字暗号です。その本質的な発想は、暗号が動作しながら自らを並び替えるという点にあります: 2つのアルファベットが1組の概念上のディスクに載っていて、1文字ごとに両方のアルファベットが組み替えられます。各文字は新たにシャッフルされたアルファベットの下で暗号化されるため、同じ平文の文字がほぼ二度と同じ暗号文の文字を生まず、より単純な暗号を破る文字頻度のパターンが消し去られます。
Byrne は、自分の方式が破ることが不可能で、しかもシャツのポケットに収まるほど単純だと確信していました。彼はそれを1953年の自伝 Silent Years で述べ、自身の挑戦メッセージを解ける者には賞金を提供しましたが、その仕組みを決して明かしませんでした。このアルゴリズムは90年以上にわたって謎のままでした。Byrne の家族が彼の文書と実際に動く模型を National Cryptologic Museum に寄贈したのを受けて、2010年になってようやく Moshe Rubin がその正確な方式を再構成して公表しました。
Chaocipher の仕組み
キーは、各ディスクに1つずつ、26文字のアルファベットの組です。左ディスクは暗号アルファベットを保持し、右ディスクは平文アルファベットを保持します。文字を暗号化するには、その文字を右ディスクで見つけ、左ディスクのまったく同じ位置にある文字を読み取ります。復号するにはその逆を行います: 暗号文の文字を左ディスクで見つけ、右ディスクの同じ位置から平文を読み取ります。2つのディスクは、送信者と受信者にとって同じ配列から始めなければなりません。
これを単なる換字から Chaocipher に変えるのは、次に起こることです。各文字が暗号化された後、両方のディスクが決まった一連の動きによって並び替えられるため、2文字目を暗号化するアルファベットは、もはや1文字目を暗号化したアルファベットではありません。この自己改変的な振る舞いこそ、Byrne がこれを混沌的 (chaotic) と呼んだ理由です。処理されるのは26文字だけです。スペース・句読点・その他の文字はそのまま手を加えられずに通り抜け、ディスクを回しません。また大文字・小文字は保たれます。
実例で見る
Byrne 自身の文書にある古典的な Exhibit 1 のアルファベットを使います: 左ディスク HXUCZVAMDSLKPEFJRIGTWOBNYQ と右ディスク PTLNBQDEOYSFAVZKGJRIHWXUMC です。メッセージ WELLDONEISBETTERTHANWELLSAID を暗号化しましょう。最初の文字では、W を右ディスクで見つけ、左ディスクで並ぶ文字を読み取ると O になります。次に両方のディスクが並び替わり、次の文字 E は新しい配列の下で暗号化されます。メッセージ全体を通して続けると、暗号文 OAHQHCNYNXTSZJRRHJBYHQKSOUJY が得られます。
復号するには、2つのディスクを同じ Exhibit 1 の配列から始め、鏡像の手順を実行します: 各暗号文の文字を左ディスクで見つけ、右ディスクの同じ位置から平文を読み取り、1文字ごとに両方のディスクを並び替えます。OAHQHCNYNXTSZJRRHJBYHQKSOUJY を入力すると WELLDONEISBETTERTHANWELLSAID が返ります。WELL の繰り返される文字が暗号文では繰り返されないことに注目してください。暗号がそれらの文字に到達するころには、ディスクが先に進んでしまっているからです。
2つのディスクが並び替わる仕組み
この並び替えは、各ディスク上の2つの基準点を使います: zenith すなわち第1の位置と、nadir すなわち第14の位置です。左ディスクについては、まず、暗号化したばかりの文字が zenith に来るように回転させます。次に、いま zenith の1つ先に立っている文字を取り出し、そこから nadir までの文字のかたまりを zenith に向かって1つずらし、取り出した文字を空いた nadir の枠に戻します。
右ディスクは、似ているものの少しずれた形で動きます。まず、平文の文字の1つ右にある文字が zenith に届くように回転させます。次に、zenith の2つ先に立っている文字を取り出し、そこから nadir までのかたまりを zenith に向かって1つずらし、取り出した文字を nadir に挿入し直します。これらの小さく決まった組み替えは1文字ごとに適用され、それらは決定論的なので、受信者は復号するときにまったく同じディスクの動きを再現します。
Byrne の謎
何十年もの間、Chaocipher は暗号学の最も心をそそる謎の一つでした。Byrne は James Joyce の親友であり、Joyce の作品にも登場します。そのことが、Silent Years の中で、政府が大金を払うだろうと彼が主張する暗号に一章を割いたときに、いっそう興味をかき立てました。彼は、平文と暗号文を並べた有名な Exhibit 1 を含む挑戦テキストを印刷し、そこから自分の方式を復元してみよと世界に挑みました。彼の存命中に公に成功した者はいませんでした。
この謎は、Byrne の息子と歴史家の共同体の協力によってついに決着しました。2010年5月、家族は実物の模型を含む Byrne の Chaocipher 関連資料を National Cryptologic Museum に託し、その後まもなく Moshe Rubin が論文 Chaocipher Revealed の中でアルゴリズムを解明して公表しました。この公開によって、Byrne のポケットサイズの装置が、ここで説明した動的な2ディスク方式を実際に実装していたことが示されました。
Chaocipher はどれほど強いのですか?
その時代の手作業の暗号としては、Chaocipher は本当に巧妙です。両方のアルファベットが1文字ごとに変わるため、暗号文の単純な頻度集計はほとんど何も明かさず、短いメッセージは開始アルファベットについてごくわずかしか漏らしません。その動的な振る舞いは、Byrne がこれを考案した当時に標準だった、ヴィジュネル (Vigenère) のような固定表の暗号より何十年も先を行っていました。
しかし、現代の基準では安全ではありません。並び替えの規則は固定で公開されているため、唯一の秘密は開始アルファベットの組であり、十分な既知平文を持つ意志の固い解析者は、まさに Byrne が自身の展示で提供したものを使って、それらのアルファベットを再構成し、システムを復元できます。Chaocipher が長い間、軽い気持ちの解読者に屈しなかったのは、主に方式そのものが秘密にされていたからであって、持続的な現代の暗号解読に耐えられたからではありません。
Chaocipher は安全ですか?
いいえ。Chaocipher は暗号史の魅力的な一片であり、自己改変的な暗号のすばらしい教育例ですが、現代の解析に対して実質的な保護を提供しません。その安全性は主にアルゴリズムを隠しておくことに依存しており、いったん方式が知られてしまえば、十分な量の暗号化されたテキストから開始アルファベットを復元できます。
今日、Chaocipher は何かを隠すためではなく、その物語と仕組みのために楽しまれています。パズル・脱出ゲーム・キャプチャー・ザ・フラッグの課題で人気があり、暗号が固定換字から、その後に続く動的なシステムへとどのように進化したかに興味のある人に報いてくれます。本物の情報を守るためには、代わりに AES のような現代的で十分に検証されたアルゴリズムに頼るべきです。
よくある質問
Chaocipher とは何ですか?
Chaocipher はどう動きますか?
Chaocipher のキーは何ですか?
Chaocipher の例を見せてもらえますか?
各文字の後にディスクはどう変わりますか?
Chaocipher はなぜ有名なのですか?
Chaocipher は誰がいつ解いたのですか?
Chaocipher はヴィジュネル暗号とどう違いますか?
この暗号はスペースや句読点を変えますか?
Chaocipher のメッセージはどうやって復号しますか?
Chaocipher は安全ですか?
入力したテキストはサーバーに送信されますか?
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