Шифр ADFGX / ADFGVX

Шифруйте и расшифровывайте шифры ADFGX и ADFGVX — полевой шифр немецкой армии времён Первой мировой войны. Сначала каждая буква разбивается на две буквы-метки по квадрату Полибия (шаг дробления), а затем весь поток перемешивается ключевым словом столбцовой перестановки. Перемешайте квадрат, задайте ключ перестановки, следите за живой двухэтапной работой и копируйте, скачивайте или делитесь результатом. Всё работает в вашем браузере.

Ключевые слова

Ключ квадрата

Ключ перестановки

Ключ квадрата перемешивает квадрат Полибия, который дробит каждую букву; ключ перестановки задаёт столбцы, перемешивающие результат. Обе стороны должны использовать одинаковые квадраты и ключи. Оставьте ключ перестановки пустым, чтобы увидеть этап дробления сам по себе.

Открытый текст

Шифротекст

Введите текст выше, чтобы увидеть здесь результат.

Квадрат ADFGX

I/J

Как пользоваться Шифр ADFGX / ADFGVX

1
Выберите шифрование или расшифровку и квадрат
Выберите «Зашифровать», чтобы превратить открытый текст в шифротекст ADFGX, или «Расшифровать», чтобы превратить шифротекст обратно. Выберите квадрат ADFGX 5×5 для букв или квадрат ADFGVX 6×6, чтобы также нести цифры.
2
Задайте два ключевых слова
При желании введите ключевое слово квадрата, чтобы перемешать квадрат Полибия, и ключевое слово перестановки, чтобы управлять столбцовым шагом. Обе стороны должны использовать одинаковые квадрат и ключи. Оставьте ключ перестановки пустым, чтобы увидеть только дробление.
3
Введите или вставьте текст
Введите своё сообщение, и оно преобразуется по мере набора. Панель шагов показывает каждую букву над её двумя метками, затем метки, заполненные в ключевые столбцы.
4
Прочитайте квадрат
Откройте квадрат ADFGX, чтобы увидеть каждую букву с метками её строки и столбца и любыми подсвеченными ячейками ключевого слова.

5
Скопируйте, скачайте или поделитесь
Скопируйте результат, скачайте его в виде текстового файла или поделитесь ссылкой, которая снова откроет инструмент с вашими точными текстом, квадратом и ключевыми словами, готовыми к работе.

Как устроены шифры ADFGX и ADFGVX

Что такое шифр ADFGX / ADFGVX?

Шифр ADFGX — это полевой шифр, изобретённый офицером немецкой армии Fritz Nebel и введённый в строй на Западном фронте в марте 1918 года, ближе к концу Первой мировой войны. Его расширенная форма, ADFGVX, появилась в июне 1918 года. Шифр получил своё название от единственных букв, которые когда-либо появляются в его выводе, — A, D, F, G, X для исходной версии и A, D, F, G, V, X для расширенной. Эти буквы были выбраны намеренно: в азбуке Морзе они очень сильно отличаются друг от друга, поэтому даже сильно искажённая радиопередача вряд ли превратила бы одну в другую.

ADFGX — это дробно-перестановочный шифр, что означает, что он работает в два этапа. Сначала он разбивает каждую букву на два символа с помощью квадрата Полибия (дробление); затем он перемешивает получившийся поток символов столбцовой перестановкой, управляемой ключевым словом. Ни один из шагов в отдельности не силён, но сочетание замены с перестановкой распространяет информацию каждой буквы по всему сообщению, что сделало ADFGVX одним из самых стойких полевых шифров своей эпохи.

ADFGX или ADFGVX: какой квадрат?

ADFGX использует квадрат 5×5, содержащий 25 ячеек. В латинском алфавите 26 букв, поэтому I и J делят одну ячейку, в точности как в классическом квадрате Полибия; расшифрованная J поэтому читается обратно как I. Пять меток строк и столбцов — это A, D, F, G и X. Это исходный шифр 1918 года, и он может нести только буквы.

ADFGVX добавляет шестую метку, V, образуя квадрат 6×6 из 36 ячеек. Это дополнительное место позволяет ему вместить все 26 букв без слияния, а также десять цифр от 0 до 9, поэтому он может шифровать числа — что жизненно важно для передачи координат на карте, дат и номеров частей — не записывая их словами. Выберите квадрат переключателем выше; живая опорная сетка переименовывает свои строки и столбцы, чтобы соответствовать выбору.

Квадрат, метки и два ключевых слова

Сердце шифра — это квадрат. Чтение ячейки буквы даёт метку строки и метку столбца, и эта пара меток является кодом буквы. Этот инструмент строит квадрат из необязательного ключевого слова квадрата, в точности как ключевой квадрат Полибия или Playfair: уникальные буквы ключевого слова записываются первыми, по порядку и без повторов, а остальной алфавит следует за ними. Живой квадрат подсвечивает ячейки ключевого слова, чтобы вы могли увидеть перемешивание. Исторически квадрат был случайной перестановкой; ключевое слово — удобный, воспроизводимый способ достичь того же эффекта.

ADFGX нужен второй, независимый секрет: ключевое слово перестановки. После того как каждая буква превращена в пару меток, весь поток записывается строками под этим ключевым словом, и столбцы считываются в алфавитном порядке букв ключа. Два ключа выполняют разные задачи — ключ квадрата решает, чем становится каждая буква, а ключ перестановки решает, где окажется каждая половина, — и обе стороны должны иметь оба. Оставьте ключ перестановки пустым в этом инструменте, чтобы наблюдать этап дробления сам по себе.

Как работает шифр ADFGX

Шифрование происходит в два этапа. Этап первый, дробление: каждая буква сообщения отыскивается в квадрате и заменяется меткой своей строки, за которой следует метка своего столбца. Сообщение из N букв становится потоком из 2N букв-меток. Этап второй, перестановка: этот поток выписывается строками под ключевым словом перестановки, со столько столбцами, сколько букв в ключевом слове, а затем столбцы снимаются по одному за раз в алфавитном порядке букв ключевого слова и объединяются, образуя шифротекст, традиционно записываемый группами по пять.

Именно перестановка придаёт шифру стойкость. После дробления две половины буквы стоят рядом; столбцовое считывание затем растаскивает их и разбрасывает среди половин других букв, так что восстановление любой одной буквы открытого текста требует сначала отмены перестановки для всего сообщения. Инструмент выше показывает оба этапа вживую: панель дробления раскладывает каждую букву над её двумя метками, а панель перестановки показывает поток меток, заполненный в ключевые столбцы, с пронумерованным порядком их чтения.

Разбор примера шифра ADFGX

Возьмём слово ATTACK на обычном квадрате 5×5 с ключом перестановки KEY. Раздробим каждую букву на метки её строки и столбца: A — это AA, T — это GG, T — это GG, A — это AA, C — это AF, а K — это DX. Объединённые вместе, они дают поток меток AAGGGGAAAFDX, вдвое длиннее исходных шести букв.

Теперь переставим. Ключ KEY имеет три буквы, поэтому запишем поток в три столбца — AAG, GGG, AAA, FDX в виде четырёх строк — под заголовками K, E, Y. Прочитаем столбцы в алфавитном порядке заголовков: E сначала даёт A G A D, затем K даёт A G A F, затем Y даёт G G A X. Объединённое и сгруппированное по пять, ATTACK шифруется в AGADA GAFGG AX. Добавление ключевого слова квадрата или изменение ключа перестановки полностью меняет результат, по-прежнему расшифровываясь обратно в ATTACK.

Расшифровка сообщения ADFGX

Расшифровка обращает оба этапа. По длине шифротекста и ключевому слову перестановки вы можете точно вычислить, сколько букв-меток принадлежит каждому столбцу; шифротекст нарезается обратно на эти столбцы, столбцы возвращаются в исходный порядок, и чтение поперёк строк восстанавливает раздробленный поток меток. Беря этот поток по две метки за раз — метку строки, затем метку столбца — и отыскивая каждую пару в квадрате, мы восстанавливаем исходные буквы. Инструмент делает всё это за вас, когда вы выбираете «Расшифровать».

Чтобы расшифровать правильно, вы должны использовать тот же квадрат (тот же вариант и ключевое слово квадрата) и то же ключевое слово перестановки, что использовались при шифровании. Ошибитесь в любом из них — и столбцы будут разрезаны не в тех местах, поэтому метки спарятся неправильно, а вывод будет искажён, — что в точности и есть то свойство, которое делало шифр полезным в полевых условиях. Поскольку в квадрате 5×5 живут только буквы, а в квадрате 6×6 — только буквы и цифры, всё остальное в исходном сообщении было отброшено при шифровании и не появится снова.

История, Painvin и надёжность

ADFGVX знаменит не только своей конструкцией, но и тем, что был взломан. В июне 1918 года, когда немецкое весеннее наступление продвигалось к Парижу, французский криптоаналитик Georges Painvin раскрыл перехваченные сообщения ADFGVX после недель изнурительной работы, включая сообщение, которое стали называть «Радиограммой победы», потому что оно раскрыло, где немцы собирались атаковать. Его взлом — один из самых прославленных подвигов криптоанализа Первой мировой войны, и он помог союзникам предугадать атаку.

По современным меркам ADFGVX ненадёжен. Его сочетание дробления и перестановки побеждает простой частотный анализ, но он поддаётся методам, которые первым применил Painvin, и современным компьютерным атакам, особенно когда несколько сообщений используют одинаковые ключи или доступно достаточно шифротекста. Сегодня его ценность образовательная: это яркая, практическая демонстрация того, как наложение замены и перестановки усиливает шифр. Для защиты настоящей информации всегда используйте современный, проверенный сообществом алгоритм, такой как AES, а ADFGX оставьте для истории, головоломок и соревнований по захвату флага.

Часто задаваемые вопросы

Что такое шифр ADFGX?

Шифр ADFGX — это полевой шифр немецкой армии времён Первой мировой войны, разработанный Fritz Nebel и введённый в марте 1918 года. Это дробно-перестановочный шифр: каждая буква сначала заменяется парой символов, считанных с квадрата Полибия, затем весь поток символов перемешивается ключевым словом столбцовой перестановки. В его выводе используются только буквы A, D, F, G и X, откуда и происходит название.

В чём разница между ADFGX и ADFGVX?

ADFGX использует квадрат 5×5 из 25 ячеек, поэтому I и J делят одну ячейку и можно передавать только буквы. ADFGVX добавляет шестую метку, V, образуя квадрат 6×6 из 36 ячеек, который содержит все 26 букв по отдельности плюс цифры от 0 до 9, поэтому он может шифровать и числа. ADFGVX был введён через несколько месяцев после ADFGX, в июне 1918 года, чтобы нести цифры, нужные военным сообщениям.

Почему используются буквы A, D, F, G, V и X?

Эти буквы были выбраны потому, что их узоры в азбуке Морзе очень сильно отличаются друг от друга. В 1918 году шифротекст передавался по радио в Морзе, где шум и помехи могли легко превратить одну букву в другую. Выбор символов, чьи коды Морзе трудно перепутать, означал меньше искажённых сообщений, поэтому шифр был надёжнее по зашумлённой военной радиосвязи.

Как работает шифр ADFGX?

Он работает в два этапа. Сначала дробление: каждая буква отыскивается в квадрате и заменяется меткой своей строки, за которой следует метка своего столбца, удваивая длину. Затем перестановка: этот поток меток записывается строками под ключевым словом, и столбцы считываются в алфавитном порядке букв ключевого слова. Два этапа вместе разбрасывают две половины каждой буквы по сообщению.

Для чего нужны два ключевых слова?

ADFGX использует два независимых секрета. Ключевое слово квадрата перемешивает квадрат Полибия, решая, какой парой меток становится каждая буква. Ключевое слово перестановки задаёт столбцы, через которые считывается поток меток, решая, где окажется каждая половина. Они выполняют разные задачи, и как отправитель, так и получатель должны иметь оба. В этом инструменте ключевое слово квадрата необязательно, а ключевое слово перестановки можно оставить пустым, чтобы показать дробление само по себе.

Можете показать разбор примера шифра ADFGX?

На обычном квадрате 5×5 ATTACK дробится в AA GG GG AA AF DX, давая поток AAGGGGAAAFDX. С ключом перестановки KEY этот поток записывается в три столбца под K, E, Y и читается в алфавитном порядке — E, затем K, затем Y — чтобы дать AGAD, AGAF, GGAX. Сгруппированное по пять, ATTACK шифруется в AGADA GAFGG AX. Изменение любого ключевого слова полностью меняет шифротекст.

Как расшифровать сообщение ADFGX?

Обратите оба этапа. По длине шифротекста и ключевому слову перестановки вычислите, сколько букв принадлежит каждому столбцу, нарежьте шифротекст на эти столбцы и верните их в исходный порядок, чтобы восстановить поток меток. Затем берите поток по две метки за раз и отыскивайте каждую пару строки и столбца в квадрате. В этом инструменте выберите «Расшифровать» и введите тот же квадрат, ключевое слово квадрата и ключевое слово перестановки, что использовались при шифровании.

Кто взломал шифр ADFGVX?

Французский криптоаналитик Georges Painvin взломал ADFGVX в июне 1918 года во время немецкого весеннего наступления. После недель напряжённой работы он раскрыл перехваченные сообщения, включая одно, позже названное «Радиограммой победы», потому что оно раскрыло, где немцы планировали атаковать близ Парижа. Его взлом — один из самых известных успехов взлома кодов Первой мировой войны, и он помог союзникам подготовиться к атаке.

Что такое дробление в шифре?

Дробление — это разбиение каждой буквы открытого текста на две или более меньшие части — здесь метки строки и столбца её ячейки в квадрате — так, чтобы части можно было перемещать независимо. Само по себе дробление — это просто замена. Его сила проявляется, когда оно сочетается с перестановкой, разделяющей части, как делает ADFGX, потому что восстановление одной буквы тогда зависит от отмены перемешивания всего сообщения.

Должен ли квадрат ADFGVX быть случайным?

Исторически квадрат 1918 года был случайным расположением алфавита и цифр, согласованным заранее. Этот инструмент вместо этого строит квадрат из необязательного ключевого слова, тем же способом, что и ключевой квадрат Полибия или Playfair: сначала уникальные символы ключевого слова, затем остальные по порядку. Это легче запомнить и воспроизвести, давая такое же перемешивание. Если оставить ключевое слово квадрата пустым, используется обычный алфавитный квадрат.

Насколько надёжен шифр ADFGX?

Ненадёжен по современным меркам. Наложение дробления и перестановки побеждает простой частотный анализ и сделало ADFGVX стойким полевым шифром в 1918 году, но он был взломан уже тогда Georges Painvin, и современные компьютерные методы взламывают его без труда, особенно когда ключи используются повторно или доступно много шифротекста. Его ценность сегодня — образовательная. Для настоящей защиты используйте современный алгоритм, такой как AES, а ADFGX оставьте для обучения и головоломок.

Загружается ли мой текст на сервер?

Нет. Всё шифрование и расшифровка происходит полностью в вашем браузере, поэтому ваш текст никогда не загружается, не записывается в журналы и не сохраняется. Даже ссылка для обмена хранит ваш текст, квадрат и ключевые слова в части URL после знака решётки, которую браузеры никогда не отправляют на сервер, поэтому ваше сообщение остаётся конфиденциальным, пока вы сами не решите поделиться ссылкой.