プレイフェア暗号
好きなキーワードを使ってプレイフェア暗号を暗号化・復号できます。I/J 統合の変種と Q 除外の変種を切り替え、インタラクティブな 5×5 鍵方陣をたどりながら、結果をコピー・ダウンロード・リンク共有できます。すべての処理はブラウザ上で実行されます。
IとJが一つのマスを共有するため、方陣には25文字が収まります。テキスト中のJはすべてIとして扱われます。最も一般的な方式です。
上にテキストを入力すると、結果がここに表示されます。
鍵方陣 (5×5)
まずキーワードが強調されたマスに格子を埋め、続いて残りのアルファベットが格子を完成させます。すべての二文字組は、この方陣で二つの文字の位置を見つけて暗号化されます。
プレイフェア暗号 の使い方
- 1
暗号化か復号を選ぶ
平文をプレイフェア暗号文に変えるには暗号化を、同じキーワードで暗号文を準備済みの平文に戻すには復号を選びます。
- 2
方陣の変種を選ぶ
IとJが一つのマスを共有する一般的なI/J変種か、Qを外すQ除外変種から選びます。短いヒントが、それぞれがどのように25文字の方陣を作るかを説明します。
- 3
キーワードを入力する
MONARCHYのようなキーワードを入力します。その異なる文字がまず5×5鍵方陣を埋め、下の強調されたマスが即座に更新されて格子を示します。
- 4
テキストを入力または貼り付ける
メッセージを入力すると、入力すると同時に暗号が適用されます。文字が組にされて暗号化され、二重の組は詰め文字で分けられ、スペースや数字、記号は取り除かれます。
- 5
コピー・ダウンロード・共有する
結果をコピーしたり、テキストファイルとしてダウンロードしたり、入力したキーワード・テキスト・設定をそのまま再現するリンクで共有したりできます。
プレイフェア暗号を理解する
プレイフェア暗号とは何ですか?
プレイフェア暗号は手作業による対称暗号化の技法であり、文字を一つずつではなく二文字の組で暗号化した史上初の暗号です。一度に一文字ではなく二文字のかたまりである二文字組を扱うことで、単純換字暗号を破る一文字ごとの頻度のパターンが平らになるため、その時代としてプレイフェアは強力でありながら、現場で手作業に使えるほど速くもありました。
この暗号は1854年にイギリスの科学者チャールズ・ホイートストンが発明しましたが、その使用をイギリス政府と軍に広めた友人のプレイフェア卿の名にちなんで呼ばれています。今日では古典的な教材用の暗号であり、パズルや脱出ゲーム、CTFのチャレンジで好まれています。興味を引くほど豊かでありながら、手作業でできるほど単純だからです。
5×5 鍵方陣を作る
プレイフェアのすべては、秘密のキーワードから作る25文字の5×5格子を中心に回ります。まずキーワードの異なる文字を格子に書き入れ、繰り返す文字は飛ばし、続いて残りのマスをアルファベットの残りの文字で順に埋めます。26文字は25マスに収まらないため、一文字はマスを共有するか外されるしかありません。最も一般的な方式ではIとJが一つのマスを共有し、別の方式では単にQを外します。
キーワードはアルファベットを、キーワードを知る人だけが再現できる順序へとかき混ぜ、上のツールはキーワードの文字を強調して、格子がどう並んでいるかを正確に見られるようにします。たとえばキーワード MONARCHY を使うと、最初の行は M O N A R になり、続いてアルファベットがキーワードの終わったところから続きます。
プレイフェアの三つの規則
暗号化する前に、メッセージを二文字の組に分けます。BALLOONのLLのように、ある組が同じ文字二つになる場合は、それを分けるために詰め文字Xを差し込み、メッセージの文字数が奇数なら最後に詰め文字を足して、すべての組が完全になるようにします。方陣にはそれらを置く場所がないため、スペースや数字、記号はまず取り除きます。
それから各組を、二つの文字が置かれた位置に応じて三つの規則のいずれかで暗号化します。両方の文字が同じ行にあれば、各文字をすぐ右の文字に置き換え、行の先頭へ回り込ませます。両方が同じ列にあれば、各文字をすぐ下の文字に置き換え、一番上へ回り込ませます。それ以外の場合は二つの文字が長方形の角をなし、各文字を自分の行で相手の文字の列にある文字に置き換えます。
プレイフェアの実例
キーワード PLAYFAIR EXAMPLE とメッセージ HIDE THE GOLD IN THE TREE STUMP を見てみましょう。鍵方陣は最初の行が P L A Y F になり、続いて I R E X M、B C D G H、K N O Q S、そして T U V W Z になります。メッセージは HI DE TH EG OL DI NT HE TR EX ES TU MP という組に分かれ、ここではTREEの二重のEを分けるためにXが差し込まれています。
最初の組HIは長方形をなすため、HはBに、IはMになり、BMとなります。すべての組を同じように処理すると、暗号文 BM OD ZB XD NA BE KU DM UI XM MO UV IF が生まれます。同じキーワードでそれを復号すると各規則が逆にたどられ、HIDETHEGOLDINTHETREXESTUMP、すなわち差し込まれたXがそのまま残った準備済みのメッセージが戻ってきます。
プレイフェア暗号を復号する
復号はまさにその同じ鍵方陣を使い、単に規則を逆に動かします。同じ行にある二文字は右ではなく左へ動き、同じ列にある二文字は下ではなく上へ動きます。長方形の規則はそれ自身が鏡像なので、変わりません。上で復号を選び、暗号化に使ったキーワードを入力し、暗号文を貼り付けてメッセージを復元してください。
一つの癖は覚えておく価値があります。文字が一つに折り畳まれ、二重の組が分けられ、奇数のメッセージに詰めが足されるため、復号されたテキストは正確な原文ではなく準備済みのメッセージです。繰り返される文字の間や一番最後に、はぐれたXやZが見えることがあり、Iに統合されたJはIのまま残ります。読み手はこれらを目で取り除きますが、これはプレイフェアでは正常なことであり、ツールの欠陥ではありません。
プレイフェア暗号の短い歴史
チャールズ・ホイートストンが1854年にこの暗号を初めて記述し、プレイフェア卿がプリンス・アルバートや後の首相パーマストン卿を含む要人たちにこれを実演しました。イギリス陸軍省は当初これを複雑すぎると考えましたが、その真の強みは、表も装置も要らず、覚えたキーワード一つだけでよいことであり、それが現場の将校たちに理想的でした。
この暗号は何十年も実際に使われました。イギリス軍は第二次ボーア戦争と第一次世界大戦でこれを用い、第二次世界大戦でも、太平洋のオーストラリア沿岸監視員を含め、低い等級の通信になお使われていました。その価値は戦術的でした。メッセージは、それが運ぶ情報がまだ重要であった数時間か数日のあいだ秘密に保たれれば十分だったのです。
プレイフェア暗号はどれほど安全ですか?
現代の基準ではプレイフェアは安全ではありませんが、単純換字暗号よりははるかに手ごわいものです。26文字ではなく600通りの二文字組を暗号化するため、一文字の単純な頻度の集計では何も明かされず、攻撃者は代わりに文字の組の頻度を分析しなければなりません。数百文字の暗号文があれば、二文字組の頻度分析や、焼きなまし法を用いた山登り法といった既知の手法で鍵を復元できます。
そのことがプレイフェアをすばらしい教育用・娯楽用の暗号にしています。組に基づく暗号化がなぜ本物の進歩だったかを示すほど強く、それでいてパズルとして破れるほど弱いのです。情報を守る本当の必要があるなら、代わりにAESのような現代的で査読を経たアルゴリズムを使うべきです。
よくある質問
プレイフェア暗号とは何ですか?
プレイフェア暗号はどう動きますか?
5×5 鍵方陣とは何ですか?
プレイフェアの三つの規則とは何ですか?
プレイフェアはなぜ文字の間にXやZを差し込むのですか?
I/J 変種と Q 除外変種の違いは何ですか?
プレイフェアの実例を見せてもらえますか?
プレイフェア暗号はどうやって復号しますか?
プレイフェア暗号は誰が発明したのですか?
プレイフェア暗号はどうやって破る、または解くのですか?
プレイフェア暗号はスペースや数字、記号を保ちますか?
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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