Двухквадратный шифр
Шифруйте и расшифровывайте двухквадратный шифр, также называемый двойной Плейфер, — диграммный шифр, который шифрует буквы парами в двух квадратах 5×5, перемешанных ключевыми словами. Он проще четырёхквадратного, но надёжнее Плейфера, имеет вертикальную или горизонтальную раскладку и взаимный механизм, в котором расшифровка — это та же самая операция, что и шифрование. Задайте оба ключевых слова, следите за живой сеткой и разбором пара за парой и копируйте, скачивайте или делитесь результатом. Всё работает в вашем браузере.
Ключевое слово 1 (вверху / слева)
Ключевое слово 2 (внизу / справа)
Алфавит из 25 букв: Q удаляется из квадратов и из текста, поэтому J сохраняет свою отдельную ячейку. Два квадрата располагаются один над другим, и пары из одного столбца проходят без изменений.
Введите текст выше, чтобы увидеть здесь результат.
Сетка из двух квадратов
Каждая пара открытого текста находится в двух квадратах с ключевыми словами, а противоположные углы образуемого ею прямоугольника и есть шифропара. Ячейки с ключевыми словами подсвечены.
Квадрат 1 (вверху / слева)
Квадрат 2 (внизу / справа)
Как пользоваться Двухквадратный шифр
- 1
Выберите шифрование или расшифровку, алфавит и раскладку
Поскольку двухквадратный шифр взаимный, «Зашифровать» и «Расшифровать» выполняют одни и те же шаги; выбор лишь задаёт расстановку пробелов в выводе. Выберите алфавит с объединёнными I/J или без Q и вертикальную или горизонтальную раскладку.
- 2
Введите два ключевых слова
Введите ключевое слово для первого квадрата и другое для второго квадрата. Обе стороны должны иметь оба общих ключевых слова. Оставьте одно или оба пустыми, чтобы вместо них использовался обычный квадрат.
- 3
Введите или вставьте свой текст
Введите своё сообщение, и оно преобразуется по мере набора. Панель шагов показывает каждую пару открытого текста над шифропарой, в которую она превращается, при этом прозрачности нарисованы приглушённо.
- 4
Читайте сетку из двух квадратов
Откройте сетку, чтобы увидеть два квадрата с ключевыми словами, расположенные один над другим или рядом в соответствии с раскладкой, с подсвеченными ячейками ключевых слов, чтобы вы могли проследить любую пару на глаз.
- 5
Скопируйте, скачайте или поделитесь
Скопируйте результат, скачайте его в виде текстового файла или поделитесь ссылкой, которая снова откроет инструмент с вашими точными текстом, ключевыми словами, алфавитом и раскладкой, готовыми к работе.
Как устроен двухквадратный шифр
Что такое двухквадратный шифр?
Двухквадратный шифр, который часто называют двойной Плейфер, — это ручной шифр, шифрующий буквы по две за раз с помощью двух квадратов 5×5, перемешанных ключевыми словами. Он занимает место ровно между Плейфером и четырёхквадратным шифром: Плейфер использует один квадрат, четырёхквадратный — четыре, а двухквадратный — два. Его обычно приписывают французскому криптографу Феликсу Деластелю, тому же уму, что стоит за шифрами Бифид и четырёхквадратным, и он даёт больше ключевого материала, чем Плейфер, оставаясь при этом удобным для работы вручную.
Поскольку он работает с парами букв — диграммами, — двухквадратный шифр является полиграфическим шифром замены. Шифрование пар сглаживает частоты отдельных букв, из-за которых простые шифры замены вскрываются за минуты, а два независимых ключевых слова примерно удваивают объём ключевого материала по сравнению с Плейфером. Его единственная заметная особенность в том, что некоторые пары выдаются без изменений — слабость, разобранная ниже, — но как доступный для изучения и изящный шифр он любим в головоломках и соревнованиях по захвату флага.
Как работает двухквадратный шифр
Постройте два квадрата 5×5, каждый из которых содержит алфавит, перемешанный ключевым словом, — сначала различные буквы ключевого слова, по порядку и без повторов, затем остальной алфавит. Поскольку 26 букв должны поместиться в 25 ячеек, одна буква сворачивается, классически — объединением I и J в одну ячейку.
Чтобы зашифровать пару, найдите первую букву в первом квадрате, а вторую — во втором квадрате. Две буквы очерчивают прямоугольник, охватывающий оба квадрата; шифропара считывается из двух противоположных углов, каждый из которых остаётся в своём квадрате. Расшифровке не нужна отдельная процедура: двухквадратный шифр взаимный, поэтому выполнение тех же самых шагов над шифропарой возвращает исходную пару открытого текста. Это свойство самообратимости — одна из самых очаровательных черт шифра.
Вертикальная и горизонтальная раскладки
Два квадрата можно расположить двумя способами. В вертикальной раскладке они располагаются один над другим: первая буква каждой пары находится в верхнем квадрате, вторая — в нижнем, а буквы шифра остаются в тех же строках, но меняют столбцы. В горизонтальной раскладке квадраты располагаются рядом друг с другом: первая буква находится в левом квадрате, а вторая — в правом, и буквы шифра остаются в тех же столбцах, но меняют строки.
Две раскладки дают разный шифротекст из одних и тех же ключевых слов, поэтому это фактически разные настройки, о которых отправитель и получатель должны договориться. С ключевыми словами EXAMPLE и KEYWORD и алфавитом без Q сообщение HELP ME OBI WAN KENOBI шифруется в HE DL XW SD JY AN HO TK DG в вертикальной раскладке, но в XG NB ME BP AI RY PG ES HB в горизонтальной раскладке. Выберите раскладку выше, и живая сетка перестроится в соответствии с ней.
Два ключевых слова и алфавит
У двухквадратного шифра есть два независимых секрета: ключевое слово для каждого квадрата. Каждый квадрат строится в точности как квадрат Плейфера или Полибия с ключом — сначала уникальные буквы ключевого слова, затем остальной алфавит, — а живая сетка ниже подсвечивает ячейки с ключевыми словами, чтобы вы могли наблюдать за перемешиванием. И отправитель, и получатель должны иметь оба общих ключевых слова, один и тот же вариант алфавита и одну и ту же раскладку.
Вы можете оставить ключевое слово пустым, чтобы вместо него использовался обычный алфавитный квадрат. Если оставить оба пустыми, два квадрата окажутся одинаковыми, что превращает шифр в фиксированную перестановку пар букв — удобный способ увидеть геометрию до того, как будет добавлено какое-либо перемешивание ключевым словом. Для реального применения два надёжных разных ключевых слова дают наибольшую защиту.
Разбор примера двухквадратного шифра
Возьмём HELP ME OBI WAN KENOBI с ключевым словом 1 EXAMPLE и ключевым словом 2 KEYWORD, используя алфавит без Q и вертикальную раскладку. Текст разбивается на пары HE, LP, ME, OB, IW, AN, KE, NO, BI. Для HE буква H находится в верхнем квадрате, а E — в нижнем; поскольку они в одном столбце, пара проходит прямо насквозь без изменений как HE — прозрачность.
Для LP буква L находится в верхнем квадрате, а P — в нижнем, в разных столбцах, поэтому другие углы прямоугольника дают D в верхнем квадрате и L в нижнем: LP превращается в DL. Продолжая, всё сообщение шифруется в HE DL XW SD JY AN HO TK DG. Обратите внимание, что HE и AN снова появляются без изменений. Поскольку шифр взаимный, расшифровка с теми же ключевыми словами, алфавитом и раскладкой выполняет те же самые шаги и восстанавливает HELPMEOBIWANKENOBI.
Прозрачности: слабость двухквадратного шифра
У двухквадратного шифра есть знаменитый изъян: всякий раз, когда две буквы пары уже разделяют ту координату, которую меняет местами шифр, — один и тот же столбец в вертикальной раскладке или одну и ту же строку в горизонтальной, — шифропара оказывается идентичной паре открытого текста. Эти выдающие себя пары называются прозрачностями, и в среднем примерно каждая пятая диграмма выходит без изменений.
Прозрачности пропускают открытый текст прямо в шифротекст и давали криптоаналитикам зацепку, поэтому двухквадратный шифр в итоге считали слабее альтернатив, лишённых этого свойства. Панель разбора рисует прозрачности приглушённым стилем, чтобы вы могли точно увидеть, как часто они встречаются для вашего текста и ключевых слов, — наглядная иллюстрация того, почему даже хитроумный ручной шифр может выдать своё сообщение.
Двухквадратный шифр против Плейфера и четырёхквадратного, и надёжность
Двухквадратный шифр — золотая середина в семействе квадратных шифров Деластеля. Он улучшает Плейфер тем, что использует два ключевых слова вместо одного и никогда не нуждается в разделении удвоенных букв — поскольку две половины пары берутся из разных квадратов, пара вроде LL или EE шифруется без проблем. Четырёхквадратный шифр идёт дальше — с четырьмя квадратами и без прозрачностей, ценой большей подготовки; двухквадратный остаётся легче, но расплачивается за это слабостью прозрачностей.
По современным меркам двухквадратный шифр всё же остаётся классическим шифром и ненадёжен против компьютера. Как и все диграммные шифры замены, он сохраняет частоты пар букв, а его прозрачности делают его особенно уязвимым, поэтому при достаточном объёме текста он поддаётся анализу частот диграмм и атакам по известному открытому тексту. Его ценность сегодня образовательная. Для защиты настоящей информации всегда используйте современный, проверенный сообществом алгоритм, такой как AES, а двухквадратный шифр оставьте для истории, головоломок и соревнований по захвату флага.
Часто задаваемые вопросы
Что такое двухквадратный шифр?
Как работает двухквадратный шифр?
В чём разница между вертикальной и горизонтальной раскладками?
Почему двухквадратный шифр называют двойным Плейфером?
Можете показать разбор примера двухквадратного шифра?
Что такое прозрачности в двухквадратном шифре?
Как расшифровать двухквадратный шифр?
Чем двухквадратный шифр отличается от четырёхквадратного?
В чём разница между объединёнными I/J и вариантом без Q?
Что происходит с пробелами, цифрами и знаками препинания?
Обязательно ли использовать ключевое слово в обоих квадратах?
Загружается ли мой текст на сервер?
Похожие инструменты
Продолжайте работу с этими удобными инструментами