POLYALPHABETIC SUBSTITUTION PUZZLE 03【Cypher編】

2024年3月22日

1 はじめに
2 暗号文
3 ヒント
4 解答への道
- 4.1 解答
5 補足
6 解読手法をより知りたい方へ
- 6.1 参考図書
7 おわりに

はじめに

いつもブログをご覧いただきありがとうございます。

FIRE生活中のIPUSIRONです😀

暗号文

LAFLUIWOYWPADUFHSNBVSWVNDZQDUF
RBPLUYQPLWLPHZRLUEDUBSYMIPRDIJ
HTYQUCUZYLKFRSKHZBUHULUEKPQFOY
LYSSAMWOCWHZOLGDTDDPPOFDDTGOPY
UDGWOYOSDRYKVVDVLAULRZYGWPLJZY
QKYPTWVLJIAFHHSWOMUVDDAPLMJLUE
PVLRNPDWFXWMQAFHZSEQCFAGQDFLJF
LHLDSWCLMQLFXUBULBDUBVPVWFQHWY
UHRHJGSOCUZZXAGFVLILQVAFDARKPQ
LZCQAGULJBUCZAMPL

ヒント

↓↓下にスクロール↓↓

DUF LUE

Try to find rotations which result in very few low frequency letters such as K, Q, X, J or Z.

解答への道

↓↓下にスクロール↓↓

1：暗号文を眺める

・単語の区切りがない。

・暗号文メッセージが長い。

多換字式暗号なので、そのまま頻度分析はできません。やるなら、鍵長を推測・特定してから、グループ分けしてからなら、頻度分析できます。

・解読すべき暗号文キーワードは"PVLRNRDWF"

2：繰り返しの3連字を探す

dCodeで繰り返し文字列を探します。

Analyse Fréquentielle - Fréquence des Lettres (Cryptanalyse) en Ligne

Outil d'analyse de fréquences, une méthode de cryptanalyse consistant à examiner la fréquence de ...

https://www.dcode.fr/analyse-frequences

最初は4連字を探しましたが、2回以上のものがありませんでした^[1]本当は5連字が望ましいですが、4連字さえも見つかりませんでした。『暗号技術のすべて』P.77。

次に3連字を探します。

左側の結果から2以上のものを探します。

7つ（"LUE"、"WOY"、"DUF"、"DUB"、"KPQ"、"AFH"、"CUZ"）の3連字が見つかりました。

ヒントの1行目には"DUF"と"LUE"が示されていました。

そこで、この2つに注目することにします。

[1]"DUF"間の文字間隔を調べる

LAFLUIWOYWPADUFHSNBVSWVNDZQDUFRBPLUYQPLWLPHZRLUEDUBSYMIPRDIJHTYQUCUZYLKFRSKHZBUHULUEKPQFOYLYSSAMWOCWHZOLGDTDDPPOFDDTGOPYUDGWOYOSDRYKVVDVLAULRZYGWPLJZYQKYPTWVLJIAFHHSWOMUVDDAPLMJLUEPVLRNPDWFXWMQAFHZSEQCFAGQDFLJFLHLDSWCLMQLFXUBULBDUBVPVWFQHWYUHRHJGSOCUZZXAGFVLILQVAFDARKPQLZCQAGULJBUCZAMPL
            ---            ---

「1番目の"DUF"」と「2番目の"DUF"」の文字間隔＝15文字

共通する因数は、1, 2, 3, 5, 15

[2]"LUE"間の文字間隔を調べる

LAFLUIWOYWPADUFHSNBVSWVNDZQDUFRBPLUYQPLWLPHZRLUEDUBSYMIPRDIJHTYQUCUZYLKFRSKHZBUHULUEKPQFOYLYSSAMWOCWHZOLGDTDDPPOFDDTGOPYUDGWOYOSDRYKVVDVLAULRZYGWPLJZYQKYPTWVLJIAFHHSWOMUVDDAPLMJLUEPVLRNPDWFXWMQAFHZSEQCFAGQDFLJFLHLDSWCLMQLFXUBULBDUBVPVWFQHWYUHRHJGSOCUZZXAGFVLILQVAFDARKPQLZCQAGULJBUCZAMPL
                                             ---                                 ---                                                                                             ---

・「1番目の"LUE"」と「2番目の"LUE"」の文字間隔＝36文字^[2]'l’のインデックスの差分を取ると計算できます。"LUE"間の文字数をカウントして33と判断しないようにしてください。

⇒約数＝1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18, 36

・「2番目の"LUE"」と「3番目の"LUE"」の文字間隔＝96文字

⇒約数＝1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 32, 48, 96

共通する因数は、1, 2, 3, 4, 6, 12

the　←平文
???　←鍵
LUE　←暗号文

したがって、[1][2]の共通因数を取ると、2と3になります。

鍵長が2というのは考えにくいので、3と仮定します。

4：暗号文メッセージを3グループに分割して、頻度分析する

暗号文メッセージに1～3のインデックスを割り当てます。

LAFLUIWOYWPADUFHSNBVSWVNDZQDUFRBPLUYQPLWLPHZRLUEDUBSYMIPRDIJ
123123123123123123123123123123123123123123123123123123123123

HTYQUCUZYLKFRSKHZBUHULUEKPQFOYLYSSAMWOCWHZOLGDTDDPPOFDDTGOPY
123123123123123123123123123123123123123123123123123123123123

UDGWOYOSDRYKVVDVLAULRZYGWPLJZYQKYPTWVLJIAFHHSWOMUVDDAPLMJLUE
123123123123123123123123123123123123123123123123123123123123

PVLRNPDWFXWMQAFHZSEQCFAGQDFLJFLHLDSWCLMQLFXUBULBDUBVPVWFQHWY
123123123123123123123123123123123123123123123123123123123123

UHRHJGSOCUZZXAGFVLILQVAFDARKPQLZCQAGULJBUCZAMPL
12312312312312312312312312312312312312312312312

インデックス1、インデックス2、インデックス3のグループに分けます。それぞれのグループをグループ1、グループ

2、グループ3と呼ぶことにします

グループ1 LLWWDHBWDDRLQWHLDSIDHQULRHULKFLSWWODDODOUWORVVUZWJQPVIHWUDLLPRDXQHEFQLLDCQXUDVWHUHSUXFIVDKLQUBZP
グループ2 AUOPUSVVZUBUPLZUUYPITUZKSZHUPOYAOHLTPFTPDOSYVLLYPZKTLAHOVAMUVNWWAZQADJHSLLULUPFWHJOZAVLAAPZALUAL
グループ3 FIYAFNSNQFPYLPREBMRJYCYFKBUEQYSMCZGDPDGYGYDKDARGLYYWJFSMDPJELPFMFSCGFFLWMFBBBVQYRGCZGLQFRQCGJCM

それぞれのグループで頻度分析します。

dCodeを使いました。

[1]グループ1を頻度分析した結果

[2]グループ2を頻度分析した結果

[3]グループ3を頻度分析した結果

[1]～[3]の結果とビジュネル表より、次を主張できます。

・グループ1の頻度分析の結果より、平文文字’e’に対応する暗号文文字の候補は、’D’、’L’、’W’⇒それぞれの鍵文字の候補は’Y’、’G’、’R’

・グループ2の頻度分析の結果より、平文文字’e’に対応する暗号文文字の候補は、’U’、’A’、’L’⇒それぞれの鍵文字の候補は’P’、’V’、’G’

・グループ3の頻度分析の結果より、平文文字’e’に対応する暗号文文字の候補は、’F’、’Y’、’G’⇒それぞれの鍵文字の候補は’A’、’T’、’B’

まだ手がかりが少ないし、このままでは誤った方向に進む可能性があります。

これについては、いったん保留しておきましょう。

5："the"から鍵キーワードを特定する

“LUE"、"WOY"、"DUF"、"DUB"、"KPQ"、"AFH"、"CUZ"の3連字は複数回現れていることは前述しました。

複数回現れるということは、このうちのどれかが"the"に復号される可能性が高いといえます。

[1]"LUE"が"the"に対応すると仮定した場合⇒ここでの鍵は"CMZ"⇒"LUE"の前に45文字（3の倍数）ある⇒鍵キーワードは"CMZ"

[2]"WOY"が"the"に対応すると仮定した場合⇒ここでの鍵は"CGY"⇒（1番目の）"WOY"の前に6文字ある⇒鍵キーワードは"CGY"

[3]"DUF"が"the"に対応すると仮定した場合⇒ここでの鍵は"JMA"⇒"DUF"の前に12文字ある⇒鍵キーワードは"JMA"

[4]"DUB"が"the"に対応すると仮定した場合⇒ここでの鍵は"JMW"⇒"DUB"の前に48文字ある⇒鍵キーワードは"JMW"

[5]"KPQ"が"the"に対応すると仮定した場合⇒ここでの鍵は"QHL"⇒"KPQ"の前に84文字ある⇒鍵キーワードは"QHL"

[6]"AFH"が"the"に対応すると仮定した場合⇒ここでの鍵は"GXC"⇒"AFH"の前に160文字ある⇒3で割ると1余る⇒鍵キーワードは"CGX"

[7]"CUZ"が"the"に対応すると仮定した場合⇒ここでの鍵は"IMV"⇒"CUZ"の前に65文字ある⇒3で割ると2余る⇒鍵キーワードは"UZC"

英単語らしい鍵があれば、それが正しい鍵の可能性が高いといえましたが、すべてランダムな3文字でした。

こうなった場合は、実際に得られた鍵単語で復号して、英文らしいものを探します。

dCodeのビジュネル暗号の暗号化ツールを活用します。

Chiffre Vigenère - Déchiffrer, Chiffrer, Coder, Décoder en Ligne

Outil pour décoder/encoder Vigenere automatiquement. Le Chiffre de Vigenère est un système de ch ...

https://www.dcode.fr/chiffre-vigenere

ただし、デフォルト設定だと、Cypherで与えられたビジュネル表と違っています。

Cypherのビジュネル表は最初の行が"BC…ZA"です。一方、dCodeのデフォルトのビジュネル表は最初の行が"AB…Z"です。

これを調整するには、2つの方法があります。

①ツールに与える鍵を+1する。例えば、鍵キーワードが"ABC"なら、ツールには"BCD"を指定する。

②設定のアルファベットの並びを調整する。デフォルトでは"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"になっているが、"ZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXY"にする。

今回は後者を選択します。

[1]鍵キーワード："CMZ"
INFIHITBYTCAAHFEFNYISTINAMQAHFOOPIHYNCLTYPEMRIHEAHBPLMFCRAVJEGYNHCRMYIXFOFKEMBRUUIHEHCQCBYILSPNMTBCTUZLYGAGDACPLSDAGGLCYRQGTBYLFDOLKSIDSYARYRWLGTCLGMYNXYMGWSYJFNFEUSTBMRIDANPIZJIHEMILOAPAJFUJMNNFEMSBDCCNGNQFIWFIULAFWZYMNYFUHBRYBAHBSCVTSQEJYRUREWGPBCRMZUNGCILFYQSNFANRHCQIMCNNGRYJYHCWNMMY

[2]鍵キーワード："CGY"
ITGINJTHZTIBANGELOYOTTOOASRANGOUQINZNIMTEQESSINFANCPRNFISABKEMZNNDRSZIDGOLLESCRAVINFHIRCHZIRTPTNTHDTAALEHAMEAIQLYEAMHLIZRWHTHZLLEORLSOESEBRESWRHTIMGSZNDZMMXSEKFTGEATTHNROEATQIFKINFMOMOGQAPGUPNNTGESTBJDCTHNWGICGIAMALXZENNEGUNCRECANCSIWTYREPZRASECHPHDRSAUTHCOMFERSTGATSHIRISDNTHREKYNDWTNME

[3]鍵キーワード："JMA"
BNEBHHMBXMCZTHEXFMRIRMIMTMPTHEHOOBHXGCKMYOXMQBHDTHAILLYCQTVIXGXGHBKMXBXEHFJXMAKUTBHDACPVBXBLRINLMBBMUYEYFTGCTCOESCTGFECXKQFMBXEFCHLJLICLYZKYQPLFMCKZMXGXXFGVLYIYNEXURMBLKICTNOBZIBHDFIKHAOTJENJLGNEXMRUDBVNFGQEBWEBUKTFVSYLGYENHAKYATHALCUMSPXJXKUQXWFIBBKMYNNFVIKYYPLNETNQACPBMBGNFKYIRHBPNLFY

[4]鍵キーワード："JMW"
BNIBHLMBBMCDTHIXFQRIVMIQTMTTHIHOSBHBGCOMYSXMUBHHTHEILPYCUTVMXGBGHFKMBBXIHFNXMEKUXBHHACTVBBBLVINPMBFMUCEYJTGGTCSESGTGJECBKQJMBBEFGHLNLIGLYDKYUPLJMCOZMBGXBFGZLYMYNIXUVMBPKIGTNSBZMBHHFIOHASTJINJPGNIXMVUDFVNJGQIBWIBUOTFZSYPGYINHEKYETHELCYMSTXJBKUUXWJIBFKMCNNJVIOYYTLNITNUACTBMFGNJKYMRHFPNPFY

[5]鍵キーワード："QHL"
USTUMWFGMFHOMMTQKBKNGFNBMREMMTATDUMMZHZFDDQRFUMSMMPBQARHFMAXQLMZMQDRMUCTAKYQRPDZIUMSTHEOGMUQGBSAFGQFZNXDUMLRMHDXXRMLUXHMDVUFGMXKRAQYENREDODDFIQUFHZSRMZCMYLKEDXRSTQZGFGADNRMSDUEXUMSYNZAFDMOTGOAZSTQRGNIQOSUZVTUBTUZZMKKLDAZDTGMPDDPMMPEHJFXEQOMDZFQBUBGQDRNGSUONZRDEESTMSFTHEURQZSUDDXKMQISAYD

[6]鍵キーワード："CGX"
ITHINKTHATICANHELPYOUTOPASSANHOURINANINTERESTINGANDPROFITABLEMANNERSAIDHOLMESDRAWINGHISCHAIRUPTOTHETABLEIAMFAIRLYFAMILIARWITHALLFORMSOFSECRETWRITINGSANDAMMYSELFTHEAUTHOROFATRIFLINGMONOGRAPHUPONTHESUBJECTINWHICHIANALYZEONEHUNDREDANDSIXTYSEPARATECIPHERSBUTICONFESSTHATTHISISENTIRELYNEWTOME

[7]鍵キーワード："UZC"
QACQUFBOVBPXIUCMSKGVPBVKIZNIUCWBMQUVVPIBLMMZOQUBIUYXYJNPOIIGMTVVUZZZVQKCWSHMZYZHRQUBPPNKOVQYPXAJBOZBHWTLDITAIPMTFAITDTPVZDDBOVTSAWYHAVAALXZLOEYDBPIOZVVKVUTTALGNACMHPBOJZVAIAMQMGQUBUVIWNMIWCCWJVACMZPJQZKADVDCQJCQHIISTHLJVLCCUYZLYIUYAPSBFNMWVZHOMJDXOZZZWCADKVINLNAACIAOPPNQZZVADZLGGUZEAJUL

[6]の以外は、英文らしさはありません。

ゆえに鍵キーワードが"CGX"に確定しました。

復号結果が見やすいように適当に場所に空白と改行を入れると、次のようになります。

I THINK THAT I CAN HELP YOU TO PASS AN HOUR IN AN INTERESTING AND PROFITABLE MANNER SAID
HOLMES DRAWING HIS CHAIR UP TO THE TABLE
I AM FAIRLY FAMILIAR WITH ALL FORMS OF SECRET WRITINGS AND AM MYSELF THE AUTHOR
OF A TRIFLING MONOGRAPH UPON THE SUBJECT IN WHICH I ANALYZE ONE HUNDRED AND SIXTY SEPARATE
CIPHERS BUT I CONFESS THAT THIS IS ENTIRELY NEW TO ME

6：解読すべきキーワードを特定する

“PVLRNRDWF"は"MONOGRAPH"に解読されています。

これが正解のキーワードになります。

解答

↓↓下にスクロール↓↓

補足

アーサー・コナン・ドイル著『踊る人形 – シャーロック・ホームズの帰還』（"The Adventure of the Dancing Men – The Return of Sherlock Holmes"）からの2ヶ所抜粋して、つなげたたものが平文メッセージになっています。

“I think that I can help you to pass an hour in an interesting and profitable manner,” said Holmes, drawing his chair up to the table

I am fairly familiar with all forms of secret writings, and am myself the author of a trifling monograph upon the subject, in which I analyze one hundred and sixty separate ciphers, but I confess that this is entirely new to me

The Return of Sherlock Holmes | Project Gutenberg

The Return of Sherlock Holmes | Project Gutenberg The Project Gutenberg eBook of The Return of S ...

https://www.gutenberg.org/files/108/108-h/108-h.htm

解読手法をより知りたい方へ

参考図書

カシスキー検査については何度か取り上げています。

・『暗号技術のすべて』P.75-

・『Pythonでいかにして暗号を破るか』P.379-

文字の間隔（スペーシング）の数え方を知りたい方にもどうぞ。

おわりに

以上で多換字式暗号ステージ（ルーム 04）はすべてクリアしました。

References[+]

References
↑1	本当は5連字が望ましいですが、4連字さえも見つかりませんでした。『暗号技術のすべて』P.77
↑2	'l’のインデックスの差分を取ると計算できます。"LUE"間の文字数をカウントして33と判断しないようにしてください。

Cypher古典暗号

Posted by ipusiron

MECHANISED CRYPTOGRAPHY PUZZLE 01【Cypher編】

POLYALPHABETIC SUBSTITUTION PUZZLE 02【Cypher編】