4제곱 암호

Four-square cipher

4제곱 암호는 수동 대칭 암호화 기법이다.[1]그것은 프랑스의 암호학자 펠릭스 델라스텔에 의해 발명되었다.

이 기술은 한 쌍의 문자(자갈)를 암호화하므로, 폴리그래픽 대체 암호로 알려진 암호의 범주에 속한다.이는 단일 문자로 작동하는 단색 대체 암호와 비교할 때 암호화에 상당한 강도를 더한다.단층 대체용으로는 26개만이 아니라 676개의 가능한 digraps에 대해 분석이 이루어져야 하기 때문에 digraps의 사용은 4제곱 기법을 주파수 분석 공격에 덜 취약하게 만든다.digraps의 빈도 분석은 가능하지만 훨씬 더 어렵다 - 그리고 유용하기 위해서는 일반적으로 훨씬 더 큰 암호문이 필요하다.

4제곱 사용

4제곱 암호는 4개의 5 X 5 (5x5) 행렬을 정사각형으로 배열한다.각 5 x 5 행렬에는 알파벳 문자(보통 "Q"를 생략하거나 "I"와 "J"를 모두 같은 위치에 배치하여 맞춤에 맞게 알파벳을 줄인다)가 포함되어 있다.일반적으로 왼쪽 상단과 오른쪽 하단의 행렬은 "플레인텍스트 사각형"이며 각 행렬에는 표준 문자가 포함되어 있다.오른쪽 위와 왼쪽 아래 칸은 "암호 문자 사각형"이며 알파벳 순서가 혼합되어 있다.

암호문 사각형을 생성하려면 먼저 행렬의 공백을 키워드나 구문(중복된 문자를 떨어뜨리는 것)의 문자로 채운 다음 나머지 공백은 알파벳의 나머지 문자로 채우는 것(맞도록 알파벳을 줄이기 위해 "Q"를 생략하는 것)을 순서대로 채운다.키는 테이블의 맨 위 행, 왼쪽에서 오른쪽으로 또는 왼쪽 상단 모서리에서 시작하여 중앙에서 끝나는 나선형 같은 다른 패턴으로 쓸 수 있다.키워드와 함께 5 by 5 table을 채우기 위한 규약이 암호키를 구성한다.4제곱 알고리즘은 두 개의 개별 키를 허용하는데, 두 개의 암호문 행렬 각각에 하나씩이다.

예를 들어, 다음은 "예"와 "키워드" 키워드에 대한 4제곱 행렬이다.일반 텍스트 행렬은 소문자로 표시되고 암호 텍스트 행렬은 대문자로 표시되므로 이 예가 시각적으로 더 간단하다.

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알고리즘.

메시지를 암호화하려면 다음 단계를 따르십시오.

  • 페이로드 메시지를 디그그래프로 분할한다. (HELL WOW가 HEL OW 또는 LD가 됨)
  • 왼쪽 상단 일반 텍스트 행렬의 디그라프에서 첫 번째 문자를 찾으십시오.
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  • 오른쪽 아래 일반 텍스트 행렬의 디그라프에서 두 번째 문자를 찾으십시오.
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  • 암호화된 digraph의 첫 번째 글자는 첫 번째 일반 텍스트 문자와 같은 행에 있고 두 번째 일반 텍스트 문자와 같은 열에 있다.따라서 그것은 오른쪽 상단의 암호문 행렬에 있다.
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  • 암호화된 디그그래프의 두 번째 글자는 두 번째 일반 텍스트 문자와 같은 행에 있고 첫 번째 일반 텍스트 문자와 같은 열에 있다.그러므로 그것은 왼쪽 하단의 암호문 행렬에 있다.
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위에 제시된 4제곱의 예를 사용하여 다음과 같은 일반 텍스트를 암호화할 수 있다.

일반 텍스트: 그는 나를 bi no bi Ciphertext:FY GM KY HO BX MF KKK KKI MD

여기 4제곱을 다시 작성했지만 첫 번째 디그그래프 "he"를 "FY"로 암호화하는 데 사용되지 않는 모든 값을 공백으로 만드는 방법이 있다.

- - - - -   - - - - - - - h - -   - - - - F - - - - -   - - - - - - - - - -   - - - - - - - - - -   - - - - -   - - Y - -   - - - - e - - - - -   - - - - - - - - - -   - - - - - - - - - -   - - - - - - - - - -   - - - - -

분명히 알 수 있듯이, 암호화 방법은 단순히 일반 텍스트 디그래프에서 두 글자로 정의된 직사각형의 다른 두 모서리를 찾는 것이다.암호화된 디그그래프는 다른 두 모퉁이에 있는 글자일 뿐, 오른쪽 윗글자가 우선이다.

암호 해독은 같은 방식으로 작용하지만 반대로 작용한다.암호문자는 오른쪽 상행렬로 들어가는 첫 번째 문자와 왼쪽 하행렬로 들어가는 두 번째 문자로 나뉜다.그러면 사각형의 다른 모서리가 위치한다.이것들은 왼쪽 상단 매트릭스 구성요소가 먼저인 일반 텍스트 디그림을 나타낸다.

4제곱 암호 분석

대부분의 전근대 암호처럼 4제곱 암호는 텍스트가 충분하면 쉽게 깨질 수 있다.일반 텍스트와 암호 텍스트가 모두 알려진 경우 키를 얻는 것은 비교적 간단하다.암호문만 알려진 경우, 암호의 brute force cryptanalization은 digram 발생 빈도(문자의 pares)와 원본 메시지의 가정된 언어로 알려진 digram 발생 빈도 사이의 일치 여부를 키 공간을 통해 검색하는 것을 포함한다.

4제곱의 암호 분석은 일반적으로 반복된 단문체의 패턴 일치를 포함한다.두 개의 평문 행렬이 알려졌을 때만 그렇다.4제곱의 암호는 일반적으로 이러한 행렬에서 표준 알파벳을 사용하지만, 그것은 요구 사항이 아니다.이런 경우 특정 단어는 항상 단일 문자 암호문 반복을 생성한다.예를 들어 MI LI TA RY라는 단어는 사용된 키워드와 상관없이 항상 첫 번째와 세 번째 위치에서 동일한 암호문자를 생성한다.이와 같은 패턴은 분류할 수 있고 암호문의 단일 문자 반복에 대해 일치시킬 수 있다.후보 일반 텍스트는 암호 텍스트 행렬을 파악하기 위한 시도에 삽입될 수 있다.

플레이페어 암호와 달리, 4제곱 암호는 역행 평문 디그그램에 대한 역방향 암호문 디그그램(예: 디그그램 ABA는 플레이페어에서는 XY YX로 암호화되지만 4제곱에서는 암호화되지 않음)을 표시하지 않는다.물론 이것은 두 키워드가 다를 때만 사실이다.4제곱과 4제곱의 암호화를 더 강하게 만드는 플레이페어의 또 다른 차이점은 4제곱 암호문에서 이중 문자 디그림이 발생한다는 사실이다.

어느 모로 보나 4제곱은 플레이페어보다 정보 암호화를 위한 강력한 시스템이다.그러나 두 개의 키를 사용하기 때문에 더 번거롭고, 암호화/암호 해독 시트를 준비하는 데 시간이 걸릴 수 있다.플레이페어에 비해 4제곱이 제공하는 암호화 강도의 증가가 미미하고, 충분한 암호문이 확보되면 두 가지 방식 모두 쉽게 패배한다는 점에서 플레이페어는 훨씬 보편화됐다.

4제곱 암호의 키 재구성에 관한 좋은 자습서는 미군이 제작한 필드 매뉴얼 34-40-2의 제7장 "폴리그래픽 대체 시스템으로의 해결"에서 찾을 수 있다.

참조

  1. ^ William Maxwell Bowers (1959). Digraphic substitution: the Playfair cipher, the four square cipher. American Cryptogram Association. p. 25.

참고 항목