チェッカーボードをまたぐ

ストラドリング チェッカーボードは、英数字の 平文を数字に変換すると同時に、数字を使用する他の方式に比べて分数化(情報拡散の単純な形式) とデータ圧縮を実現するデバイスです。モノメ-ビノメ暗号としても知られています。

1555年、教皇パウロ4世は教皇の暗号秘書官の職を創設した。1580年代後半、この役職はアルジェンティ家の人々、特にジョヴァンニ・バティスタとその甥のマッテオによって務められた。マッテオは1桁と2桁のコードの境界を意図的に隠した最初の人物であり、最初の可変長暗号を設計したが、これはまだ換字暗号であった。^[1]

この暗号では、「La vigilanza di papa Clemente fu grande in ognigenere de negotii」は次のように暗号化されました。 550365178370360088658074864865534032402000824315833060080257009830075583200230258020028390875。^[1]

次の表は、同じキーを並べ替えて、列番号が 2 番目の数字に対応し、行が 1 番目の数字またはその欠如に対応するようにしたものです。

この表を下の表と比較すると、これは現代のまたがるチェッカーボードではなく、1桁の数字で暗号化された文字はラテン語で最も頻繁に使用される文字ではない（TはOよりもはるかに頻繁に使用される^[2]）が、後者の暗号で利用されたアイデアは存在していることは明らかである。

以下に説明する現代の暗号が初めて文書化されたのは、1937年にスウェーデンの共産主義者ペル・ミューリング [se]がスペイン内戦中に使用したことでした。^{[3]その後、この暗号は}VIC暗号のメッセージから数字への変換ステップの基礎として使用されました。

ストラドリング チェッカーボードは次のように設定されます。

ヘッダー行には、0 から 9 までの 10 桁の数字が入力されます。上記の表のように、数字は順番に表示することも、セキュリティを強化するために (秘密キーの値に基づいて) 並べ替えることもできます。2 行目には通常、8 つの高頻度文字 (英語のニーモニックには、「ESTONIA-R」、「A SIN TO ER(R)」、「AT ONE SIR」、「AERO TINS​​」など) が設定され、2 つの空白部分が残ります。この行には、最初の列に行座標がありません。残りの 2 行には、2 行目に文字が割り当てられなかった 2 桁の数字のいずれかがラベル付けされ、残りのアルファベットと 2 つの記号「.」および「/」が記入されます。

• ピリオド「.」は、終止符または小数点の記号として使用されます。
• スラッシュ '/' は数値エスケープ文字として使用されます(数字が続くことを示します)。

ヘッダー行の数字の順序と同様に、アルファベット文字は順番に表示することも (ここで示したように)、秘密のキーワード/フレーズに基づいて並べ替えることもできます。

文字の暗号化: 2 行目の文字を暗号化するには、その列の番号に置き換えます。3 行目と 4 行目の文字は、行と列の番号を表す 2 桁の数字に置き換えます (行の座標を最初に記述します。つまり、B=20)。

数字の暗号化:数字を暗号化するには、いくつかの方法があります (事前に知っておく/合意しておく必要があります)。

• 1 桁のエスケープ: 数字のエスケープ文字 (つまり、スラッシュ '/') を任意の文字としてエンコードし、必要な数字を '平文' で書き込みます。つまり、数字は 3 つの暗号文文字で暗号化されます。2 つはエスケープ文字、1 つは数字自体です。この方式では、各数字の前にエスケープ文字をエンコードする必要があります。
• 2 桁方式: エスケープ文字が 2 つの異なる数字でエンコードされている場合 (上記の例では「26」)、各数字を 2 回書き出すことで複数の数字をエンコードできます。テキストに戻すには、エスケープ文字を使用します。この方法では、数字のストリームを 1 つのエスケープ文字だけでエンコードできます。エスケープ文字自体が 2 桁の組み合わせでエンコードされている場合、この方法は使用できません。
• 3桁方式: 上記の2桁方式と同じですが、3桁の数字が使用されます。これはVIC暗号で使用されたメカニズムでした。^[4]

以下の表は、上記のまたぐチェッカーボードの設定を使用して、 文字列「ATTACK AT DAWN」 ^{[5]を数値に変換する方法を示しています。}

結果として得られるメッセージ 3113212731223655 は、またがるチェッカーボード テーブルがスクランブルされていない場合は、他の方法で保護する必要があります。数字を追加の転置または置換暗号段階に渡すことで、転置または置換が安全であると見なされる範囲でメッセージを保護できます。

たとえば、上記のメッセージを秘密鍵として数字「0452」を使用して保護すると (秘密鍵の数字は、メッセージ内の数字と同じ数の数字が少なくとも取得されるように繰り返されます)、転置のためにモジュロ10 を追加すると、次のようになります。

メッセージは、同じまたがるチェッカーボードを使用して数字を再び文字に変換する置換暗号で暗号化することもできます。

解読は、これらのプロセスの逆です。グループのサイズはさまざまですが、解読する次の要素が 2 または 6 で始まる場合はペアであり、それ以外の場合はシングルトンであるため、解読は明確です。解読された文字が数値エスケープ文字 '/' の場合、次の 1 以上の数字 (スキームによって異なります) は数字として解釈されます。

圧縮: より一般的な文字は、2 文字ではなく 1 文字のみでエンコードされます。これにより、暗号文のサイズが縮小され、暗号が頻度攻撃を受けやすくなる可能性も低くなります。

分割:ポリビウス スクエア(各文字が 1 組の数字で表されます) とは異なり、ストラドリング チェッカーボードでは、各文字が同じ数の暗号文の数字で暗号化されることはありません。これにより、暗号解読者が平文の文字間の境界を判断することが難しくなります。これを転置( VIC 暗号の場合) と組み合わせると、同じ平文文字の暗号文文字を暗号文内の不明な場所に配置できます。

• 暗号に関するトピック

• VIC 暗号
• チェッカーボードをまたぐ 暗号機と暗号学におけるチェッカーボードのさまざまなバージョン
• SECOM、拡張チェッカーボードを備えたVICバリアント
• 「フィールド暗号の台頭: チェッカーボード暗号のまたがり」、グレッグ・ゴーベル著、2009 年