ポリグラフ置換

ポリグラフィック置換は、文字のブロックに対して均一な置換が実行される暗号です。ブロックの長さが具体的にわかっている場合は、より正確な用語が使用されます。たとえば、文字のペアが置換される暗号は、バイグラフィックです。

概念としては、ポリグラフィック置換は、個々の文字が均一に置換されるモノアルファベット（または単純）置換、または個々の文字がテキスト内の位置に応じて異なる方法で置換されるポリアルファベット置換とは対照的です。理論的には、これらの定義には重複する部分があります。8文字のキーを持つヴィジュネル暗号をオクトグラフィック置換と見なすことは考えられます。実際には、これは有用な観察ではありません。ポリアルファベット置換暗号と見なす方がはるかに有益だからです。

1563 年、ジャンバッティスタ デッラ ポルタが最初の二文字置換法を考案しました。しかし、それは単なる記号のマトリックスに過ぎませんでした。実際には、暗記するのはほぼ不可能であり、テーブルを持ち歩くと敵の手に渡る危険がありました。

1854年、チャールズ・ホイートストンは、現場で紙上で実行できるキーワードベースのシステムであるプレイフェア暗号を考案しました。その後50年間で、これによく似た4平方暗号と2平方暗号が開発されました。これらは少し扱いに​​くいですが、セキュリティが少し向上しています。^[1]

1929 年、レスター・S・ヒルは、行列代数を使用して任意の長さのブロックを暗号化するヒル暗号を開発しました。しかし、暗号化は機械やコンピュータによって実装されているものの、十分に大きなブロック サイズを手作業で実行するのは非常に困難です。したがって、これは古典的暗号と現代暗号の境界にあります。

ポリグラフィック システムは、単一アルファベット置換よりもセキュリティが大幅に向上します。メッセージ内の個々の文字「E」は、その位置と隣接する文字に応じて 52 の命令のいずれかを使用して暗号化できます。これは、個々の文字の頻度を隠すのに非常に有効です。ただし、セキュリティの向上には限界があります。解読には通常、より大きなテキスト サンプルが必要ですが、手作業で解読することは可能です。

ポリグラフ暗号化されたテキストは、個々の文字だけでなくポリグラムの頻度表を作成することで識別できます。これらは、プレーンテキストの英語の頻度と比較できます。二重音字の分布は、個々の文字よりもさらに顕著です。たとえば、英語で最も一般的な 6 つの文字 (23%) は、英語のプレーンテキストの約半分を占めていますが、同じ効力を達成するには、676 の二重音字のうち最も頻度の高い 8% だけが必要です。さらに、何千文字ものプレーンテキストであっても、二重音字のほぼ半分は出現しないか、ほとんど出現しないと予想されます。さらに、テキストを調べると、ブロック長の倍数で繰り返されるテキストがかなり規則的に散在し、倍数でないテキストは比較的少ないことが予想されます。

ポリグラフィックとして識別されたコードの解読は、一般的なモノアルファベット置換の解読と似ていますが、より大きな「アルファベット」を使用します。最も頻繁に使用されるポリグラムを特定し、それを一般的なプレーンテキスト ポリグラムに置き換える実験を行い、一般的な単語、フレーズ、そして最終的に意味を構築しようとします。当然、調査の結果、暗号解読者がコードが Playfair 暗号や 2 次ヒル暗号などの特定のタイプであると疑った場合は、より具体的な攻撃を使用できます。

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