四方密碼加密與解密
明文
密文
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | A | B | C | D | E |
| 2 | F | G | H | I | J |
| 3 | K | L | M | N | O |
| 4 | P | R | S | T | U |
| 5 | V | W | X | Y | Z |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | E | X | A | M | P |
| 2 | L | B | C | D | F |
| 3 | G | H | I | J | K |
| 4 | N | O | Q | R | S |
| 5 | T | U | V | W | Y |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | K | E | Y | W | O |
| 2 | R | D | A | B | C |
| 3 | F | G | H | I | J |
| 4 | L | M | N | P | Q |
| 5 | S | T | U | V | X |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | A | B | C | D | E |
| 2 | F | G | H | I | J |
| 3 | K | L | M | N | O |
| 4 | P | R | S | T | U |
| 5 | V | W | X | Y | Z |
什麼是四方密碼？
四方密碼（Four-square cipher）是一種對稱式加密法，與兩方密碼類似，四方密碼使用了四個字母方陣，但與兩方密碼不同的是，它需要兩個祕鑰和兩個字母表，形成四個獨立的方陣。這種結構使得四方密碼比兩方密碼更加複雜和安全。
在四方密碼中，首先生成四個方陣：
- 左上方陣（第一方陣）：使用一個字母表生成；
- 右上方陣（第二方陣）：使用第一個祕鑰生成；
- 左下方陣（第三方陣）：使用第二個祕鑰生成；
- 右下方陣（第四方陣）：使用另一個字母表生成。
明文中的每一對字母會分別被替換為這四個方陣中的字母，增加了加密的難度和安全性。
四方密碼如何加密？
四方密碼的加密過程如下：
- 準備明文：去除明文中不在字母表中的字元，如空格和標點符號等等。
- 設置兩個祕鑰和兩個字母表：祕鑰的長度與複雜性將決定加密的效果。
- 生成四個字母方陣： 根據字母表和祕鑰，分別生成的四個字母方陣。
- 將明文分為字母對：按照兩兩一組，將明文分成字母對，如果字母數為奇數，可在最後一個字母后面填充一個字元，如“X”。
- 替換字母：對每一對字母，分別在左上和右下方陣中（第一和第四方陣）查找它們的位置。接著，在右上和左下方陣中（第二和第三方陣）找出兩個字母，使其與原字母對組成一個矩形，取矩形對角線上的字母替換原先字母對。
- 生成密文：將所有字母對按此規則逐一替換，最終生成密文。
示例
假設要用下面4個資訊來加密“HELLO”
- 字母表 1：ABCDEFGHIKLMNOPQRSTUVWXYZ（注意沒有字母“J”）
- 字母表 2：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
- 祕鑰 1：FOUR
- 祕鑰 2：KEYWORDS
1. 生成四個字母方陣
字母表 1
| A | B | C | D | E |
| F | G | H | I | K |
| L | M | N | O | P |
| Q | R | S | T | U |
| V | W | X | Y | Z |
祕鑰 1
| F | O | U | R | A |
| B | C | D | E | G |
| H | I | J | K | L |
| M | N | P | Q | S |
| T | V | W | X | Y |
| K | E | Y | W | O |
| R | D | S | A | B |
| C | F | G | H | I |
| J | L | M | N | P |
| Q | T | U | V | X |
祕鑰 2
| A | B | C | D | E |
| F | G | H | I | J |
| K | L | M | N | O |
| P | Q | R | S | T |
| U | V | W | X | Y |
字母表 2
2. 將明文分為字母對
“HELLO”會分為“HE”, “LL”, “OX”。
3. 替換字母
- HE → GY
- LL → IC
- OX → KV
因此，HELLO 的加密結果為：GYICKV
四方密碼如何解密？
解密過程與加密過程相似，關鍵在於替換字母時，要先在右上和左下方陣中（第二和第三方陣）找出密文字母對，然後，在左上和右下方陣中（第一和第四方陣）查找對應的明文字母，逐一替換完成解密。
例如，根據加密提供的字母表和祕鑰要解密“GYICKV”資訊。
首先，根據字母表和祕鑰生成4個字母方陣，同加密時一致。
接著，將密文“GYICKV”拆成字母對：“GY”,“IC”,“KV”。
最後，替換字母，根據密文字母對在右上和左下方陣中（第二和第三方陣）找出位置；然後，在左上和右下方陣中（第一和第四方陣）查找對應的明文字母，使它們形成一個矩形。
- GY → HE
- IC → LL
- KV → OX
所以，GYICKV 的解密結果為：HELLOX