Cabinet Noir>Навчання / Шифр Плейфера

Не знаєте, який це шифр? Розпізнайте його
Диграфний шифр: пари літер рухаються квадратом 5×5, збудованим з ключового слова, — сама літера шифрується по-різному залежно від партнерки.
Типшифр підстановки
Зламскладно зламати вручну
ЕпохаXIX століття
НазваВинайдений Чарльзом Вітстоном 1854 року і промотований лордом Плейфером.
Режимишифрування · розшифрування · криптоаналіз

Навчання

Шифр Плейфера

Як працює шифр Плейфера

Ідея одним реченням

Плейфер — перший практичний Диграф-шифр: літери перестають подорожувати поодинці й рухаються парами по квадрату 5×5, тож одна літера відкритого тексту вже не визначає однієї літери шифротексту.

Рецепт

  1. Випишіть ключове слово (без повторів), під ним решту алфавіту — без J, яка зливається з I, — і наріжте на квадрат 5×5.

  2. Розріжте повідомлення на пари (Диграф). Подвоєна літера всередині пари отримує X, втиснений між близнюками; непарний хвіст отримує X у кінці.

  3. Для кожної пари знайдіть обидві літери в квадраті й застосуйте перше правило, що пасує:

    • той самий рядок → кожна літера бере праву сусідку (з заворотом);

    • той самий стовпець → кожна літера бере ту, що знизу;

    • інакше → кожна літера бере кут прямокутника у своєму рядку й стовпці партнерки.

  4. Запишіть результат парами.

Розібраний приклад

Крок 1 із 6
Пара відкритого тексту
Результат
HI
CX

Квадрат із ключового слова PLAYFAIREXAMPLE починається з PLAYF / AIREX / AMPLE …. HI не має ані спільного рядка, ані стовпця, тож кожна літера стрибає у протилежний кут прямокутника — CX. EG ділять стовпець: обидві сходять униз — LQ. Помітьте глибинну зміну порівняно зі старшими шифрами: сама літера шифрується по-різному залежно від партнерки.

Формула

Формули в афінному сенсі немає — ключ це ціла таблиця. Математично це підстановка на 336 можливих пар (25 літер, мінус неможливі дублі), керована правилами рядка, стовпця й прямокутника, які зсувають пари всередині квадрата, ніколи не змішуючи рядки зі стовпцями.

Розшифрування і його зморшки

Розшифрування веде кожне правило назад: ліворуч замість праворуч, зверху замість знизу, кути лишаються кутами. Два артефакти подорожують із системою: I у відкритому тексті завжди стоїть там, де було написано J, а кожен X двозначний — справжній X чи наповнювач. Обидва ціни приймали в полі: телеграфні клерки вивчали квадрат за одну післяобідню годину й ніколи не торкали таблиці з 26 частотами.

Спробувати в інструменті

Покрокові інструкції

Зашифруйте перше повідомлення

  1. Наберіть повідомлення у поле повідомлення.

  2. Уведіть ключове слово у поле «Ключ» — коротке й пам'ятне, як SHADOW. Ключове слово дедуплікується й засіває квадрат.

  3. Прочитайте шифровані пари у поле результату — інструмент з'єднує їх пробілами, і ці пробіли декоративні: розшифрування їх ігнорує.

Розшифруйте отримане повідомлення

  1. Вставте криптограму у поле повідомлення — з пробілами між парами чи без, працюють обидва варіанти — і натисніть кнопку обміну кнопку обміну.

  2. Уведіть точно те ключове слово, що й у відправника, у поле «Ключ». Квадрат — увесь ключ: неправильне слово дає інший квадрат і чистий шум.

  3. Прочитайте відкритий текст у поле результату. Стережіться двох артефактів: I може стояти там, де було J, а X може бути наповнювачем, а не літерою.

Атакувати повідомлення Плейфера вручну

  1. Полічіть літери. Плейферу потрібен обсяг: статистика диграфів прокидається лише на кількох сотнях літер.

  2. Якщо ключ відомий чи вгадується (ім'я, підрозділ, кодове слово), просто збудуйте квадрат і розшифруйте — див. інструкції вище.

  3. Якщо ні, це підручникова частотна аналіза диграфів: TH, HE, AN, RE, ER і ON панують над англійськими парами, і кожна вгадана пара, розміщена в квадраті, скріплює багато інших. Атака потужна, але терпляча — завдання вкладки практики всюди дають вам ключове слово.

Злам шифру Плейфера

Плейфер був останнім класичним шифром із реальною польовою цінністю — і першим, що впав перед новою статистикою: не частотами літер, а частотами пар. Ця сторінка показує, чому ідея диграфа відтягнула старі атаки, і що їх замінило.

Спробувати в інструменті

Вада: пари теж мають звички

Частота одиничних літер тут умирає: E може зашифруватися в десяток різних літер залежно від партнерки. Але диграфи мають власні звички — TH, HE, AN, RE і ER панують над англійськими парами, — і власна структура шифру підсилює витік: чимало відкритих пар дають шифровані пари зі спільною літерою, а правило прямокутника зв'язує пару, що різняться лише однією літерою.

Атака 1 — частотна аналіза диграфів

  1. Зберіть кілька сотень пар Шифротекст.

  2. Побудуйте таблицю частот диграфів і зіставте гігантів (TH, HE, AN, RE, ON…) із найчастішими шифрованими парами.

  3. Кожна підтверджена відповідність пришпиляє літери в квадрат; кожна пришпилена літера скріплює рядки й стовпці кількох інших. Квадрат відбудовується сам, як сітка кросворда.

  4. З достатнім обсягом тексту квадрат падає цілий; з надто малим здогадки множаться — тому короткі польові повідомлення виживали.

Атака 2 — коли ключове слово тікає

Квадрат коштує стільки, скільки коштує його ключове слово, а польові ключі обирають люди: назви підрозділів, місць, кодове слово тижня. Маючи Ключове слово чи здогадку, збудуйте квадрат-кандидат і розшифруйте рядок — сенс підтверджує ключ миттю. Завдання праціють точно так.

Чому в інструменті ще немає зламувача

Зламувач за частотами диграфів потребує розв'язувача корпусного рівня, а не циклу пошуку ключа: простір квадратів (25 !) давить будь-який цезарів обхід, але цікава частина — поширення обмежень. Тож інструмент лишає злам Плейфера як вправу — демонстрація вище показує механіку відомого crib, а інструкції показують, куди прикріпилася б статистика.

Історичний вердикт

Плейфер тримав поле від 1854 року, доки радіо не зробило обсяг смертельним: великий бездротовий трафік прогодував таблиці диграфів, і до кінця Першої світової шифр був прозорий для серйозних противників. Його спадщина — сам диграф: ідея, що групування літер перед підстановкою множить працю аналітика. Усі пізніші конструкції — два квадрати, чотири квадрати, аж до роторів — успадковують її.

Глосарій

Відкритий текст — Початкове читабельне повідомлення до шифрування.
Шифротекст — Перемішане повідомлення, отримане після шифрування.
Ключ — Секрет, що визначає, як саме змішується текст.
Алфавіт — Набір літер, з якими працює шифр.
Диграф — Пара літер, яку трактують як одну одиницю; Плейфер шифрує диграфи, а не поодинокі літери.
Ключове слово — Слово, яке ви припускаєте у відкритому тексті; порівняння з шифротекстом розкриває літери ключа.