ツースクエア暗号
ダブル Playfair とも呼ばれるツースクエア暗号を暗号化・復号しましょう — これは、キーワードでかき混ぜた2つの 5×5 スクエアにまたがって文字をペア単位で暗号化するダイグラフ暗号です。Four-Square よりも簡素でありながら Playfair よりも強く、垂直または水平のレイアウトを持ち、復号が暗号化とまったく同じ操作になる相互的な設計になっています。両方のキーワードを設定し、リアルタイムのグリッドとペアごとの内訳を追いながら、結果をコピー・ダウンロード・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。
キーワード1 (上 / 左)
キーワード2 (下 / 右)
25文字のアルファベット: Q がスクエアからもテキストからも取り除かれるため、J は自分のマスを保てます。 2つのスクエアが縦に積み重ねられ、同じ列にあるペアはそのまま変化せずに通り抜けます。
上にテキストを入力すると、結果がここに表示されます。
ツースクエアのグリッド
各平文のペアは2つのキーワードスクエアにまたがって見つけられ、それが描く長方形の対角が暗号ペアになります。キーワードのマスは強調表示されます。
スクエア1 (上 / 左)
スクエア2 (下 / 右)
ツースクエア暗号 の使い方
- 1
暗号化か復号か、アルファベット、そしてレイアウトを選ぶ
ツースクエア暗号は相互的なので、暗号化と復号は同じ手順で走り、選択は出力の空白の入れ方を決めるだけです。I/J を統合したアルファベットか Q を除外する方式を、そして垂直または水平のレイアウトを選びます。
- 2
2つのキーワードを入力する
1つ目のスクエア用に1つ、2つ目のスクエア用にもう1つ、キーワードを入力します。双方とも両方のキーワードを共有しなければなりません。片方または両方を空欄にすると、その代わりに素のスクエアを使えます。
- 3
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、入力すると同時に変換されます。手順パネルは、各平文のペアを、それが変わる暗号ペアの上に重ねて示し、透過は薄く描かれます。
- 4
ツースクエアのグリッドを読む
グリッドを開くと、2つのキーワードスクエアが、レイアウトに合わせて積み重ねられたり横に並べられたりした状態で、キーワードのマスを強調表示して見られるので、どのペアも目で追えます。
- 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、入力したテキスト・キーワード・アルファベット・レイアウトをそのまま整えてツールを開き直すリンクで共有したりできます。
ツースクエア暗号を理解する
ツースクエア暗号とは何ですか?
ツースクエア暗号は、しばしばダブル Playfair と呼ばれ、キーワードでかき混ぜた2つの 5×5 スクエアを使って文字を2つずつ暗号化する手作業の暗号です。これはちょうど Playfair と Four-Square のあいだに位置します: Playfair は1つのスクエアを使い、Four-Square は4つを使い、ツースクエア暗号は2つを使います。一般にはフランスの暗号学者 Félix Delastelle の手によるものとされ、彼は Bifid 暗号や Four-Square 暗号を生み出したのと同じ知性の持ち主です。この暗号は Playfair よりも多くの鍵の材料を提供しながら、手作業でも扱いやすいままです。
文字のペア — ダイグラフ — を扱うため、ツースクエア暗号は多文字換字式暗号です。ペア単位で暗号化することで、単純な換字式暗号を数分で陥落させる単一文字の頻度がならされ、2つの独立したキーワードによって、Playfair に比べて鍵の材料がおよそ倍になります。一つ目立った癖は、一部のペアがそのまま変化せずに出力されることで、これは後述する弱点ですが、学びやすく優美な暗号として、パズルやキャプチャー・ザ・フラッグのチャレンジで人気があります。
ツースクエア暗号の仕組み
2つの 5×5 スクエアを作り、それぞれにキーワードでかき混ぜたアルファベットを保持させます — まずキーワードの重複しない文字を順番どおりに繰り返しなしで、続いて残りのアルファベットです。26文字を25のマスに収めなければならないため、1文字が畳み込まれます。古典的には I と J を1つのマスに統合します。
ペアを暗号化するには、最初の文字を1つ目のスクエアの中で、2番目の文字を2つ目のスクエアの中で見つけます。2つの文字はスクエアをまたいで長方形を描き出します。暗号ペアはその2つの対角から、それぞれ自分のスクエア内にとどまったまま読み出されます。復号には別の手順は要りません: ツースクエア暗号は相互的なので、暗号ペアにまったく同じ手順を施すと、元の平文ペアが返ってきます。この自己反転の性質は、この暗号の最も魅力的な特徴の一つです。
垂直と水平のレイアウト
2つのスクエアは2通りに配置できます。垂直のレイアウトでは、上下に積み重ねられます: 各ペアの最初の文字は上のスクエアで、2番目は下のスクエアで見つかり、暗号文字は同じ行を共有しつつ列を入れ替えます。水平のレイアウトでは、スクエアは横に並びます: 最初の文字は左のスクエアで、2番目は右のスクエアで見つかり、暗号文字は列を共有しつつ行を入れ替えます。
2つのレイアウトは同じキーワードから異なる暗号文を生み出すので、実質的に別々の設定として送り手と受け手が合意しなければなりません。キーワード EXAMPLE と KEYWORD、そして Q を除外したアルファベットを使うと、メッセージ HELP ME OBI WAN KENOBI は、垂直のレイアウトでは HE DL XW SD JY AN HO TK DG に暗号化されますが、水平のレイアウトでは XG NB ME BP AI RY PG ES HB になります。上でレイアウトを選ぶと、リアルタイムのグリッドがそれに合わせて積み直されます。
2つのキーワードとアルファベット
ツースクエア暗号には2つの独立した秘密があります: 各スクエア用のキーワードです。それぞれのスクエアは、鍵付きの Playfair やポリュビオスのスクエアとまったく同じように作られます — まずキーワードの重複しない文字、続いて残りのアルファベットです — そして下のリアルタイムのグリッドはキーワードのマスを強調表示するので、かき混ぜの様子を見られます。送り手と受け手の双方は、両方のキーワード、同じアルファベットの方式、そして同じレイアウトを共有しなければなりません。
キーワードを空欄のままにすると、その代わりに素のアルファベット順のスクエアを使えます。両方を空欄にすると2つのスクエアは同一になり、暗号は固定された文字ペアの転置に帰着します — これは、キーワードによるかき混ぜが重ねられる前に、その幾何学的な仕組みを見るのに便利な方法です。実際の用途では、強くて異なる2つのキーワードが最も高い安全性をもたらします。
ツースクエアの実例で見る
HELP ME OBI WAN KENOBI を、キーワード1に EXAMPLE、キーワード2に KEYWORD、Q を除外したアルファベットと垂直のレイアウトで取り上げましょう。テキストはペア HE、LP、ME、OB、IW、AN、KE、NO、BI に分かれます。HE については、H は上のスクエアに、E は下のスクエアにあり、両者が同じ列を共有しているため、ペアはそのまま変化せずに HE として通り抜けます — これが透過です。
LP については、L は上のスクエアに、P は下のスクエアにあり、列が異なるため、長方形の他の角が上のスクエアの D と下のスクエアの L を与え、LP は DL になります。続けると、メッセージ全体は HE DL XW SD JY AN HO TK DG に暗号化されます。HE と AN がそのまま変化せずに再び現れることに注目してください。この暗号は相互的なので、同じキーワード・アルファベット・レイアウトで復号すると、まったく同じ手順が走り、HELPMEOBIWANKENOBI を取り戻します。
透過: ツースクエア暗号の弱点
ツースクエア暗号には有名な欠陥があります: ペアの2つの文字が、暗号が入れ替えるはずの座標をすでに共有しているとき — 垂直のレイアウトでは同じ列、水平のレイアウトでは同じ行 — 暗号ペアは平文ペアとまったく同じになります。こうした手がかりを与えるペアは透過と呼ばれ、平均しておよそ5つのダイグラフに1つがそのまま変化せずに出てきます。
透過は平文を暗号文へとそのまま漏らし、暗号解読者に足がかりを与えました。これが、ツースクエア暗号が最終的にこの性質を持たない代替手段よりも弱いとみなされた理由です。内訳パネルは透過を薄いスタイルで描くので、あなたのテキストとキーワードでどれくらいの頻度で起こるかを正確に見られます — 賢く作られた手作業の暗号でさえ、いかにして自らのメッセージを裏切りうるかを鮮やかに示す実例です。
ツースクエア対 Playfair と Four-Square、そして安全性
ツースクエア暗号は、Delastelle のスクエア暗号の一族における中間地点です。1つではなく2つのキーワードを使うこと、そして重なった文字を分割する必要が決してないことで、Playfair を改良します — ペアの2つの半分が別々のスクエアから来るため、LL や EE のようなペアもきれいに暗号化されます。Four-Square は4つのスクエアと透過なしでさらに先へ進みますが、その代わりに設定の手間が増えます。ツースクエア暗号は物事を軽く保ちますが、その代償として透過の弱点を抱えます。
現代の基準では、ツースクエア暗号は依然として古典的な暗号であり、コンピュータに対して安全ではありません。すべてのダイグラフ換字式暗号と同様に文字ペアの頻度を保持し、その透過が特に脆弱にするため、十分な量のテキストがあれば、ダイグラフ頻度分析や既知平文攻撃に屈します。今日におけるその価値は教育的なものです。本当の情報を守るには、AES のような現代的で査読を経たアルゴリズムを常に使い、ツースクエア暗号は歴史やパズル、キャプチャー・ザ・フラッグのチャレンジのために取っておきましょう。
よくある質問
ツースクエア暗号とは何ですか?
ツースクエア暗号はどう動きますか?
垂直と水平のレイアウトの違いは何ですか?
ツースクエア暗号はなぜダブル Playfair と呼ばれるのですか?
ツースクエアの実例を見せてもらえますか?
ツースクエア暗号における透過とは何ですか?
ツースクエア暗号はどうやって復号しますか?
ツースクエアは Four-Square 暗号とどう違いますか?
I/J の統合と Q の除外の違いは何ですか?
スペース・数字・句読点はどうなりますか?
両方のスクエアにキーワードを使わなければなりませんか?
入力したテキストはサーバーに送信されますか?
関連ツール
こちらの便利なツールもどうぞ