三分密碼加密與解密
明文
密文
| 1 | 2 | 3 | |
|---|---|---|---|
| 1 | A | B | C |
| 2 | D | E | F |
| 3 | G | H | I |
| 1 | 2 | 3 | |
|---|---|---|---|
| 1 | J | K | L |
| 2 | M | N | O |
| 3 | P | Q | R |
| 1 | 2 | 3 | |
|---|---|---|---|
| 1 | S | T | U |
| 2 | V | W | X |
| 3 | Y | Z | _ |
什麼是三分密碼？
三分密碼（Trifid Cipher）是一種基於位置替換的密碼算法，它是由法國密碼學家Felix Delastelle於1901年提出的。與傳統的替換密碼不同，三分密碼在加密過程中不僅依賴於字母的順序，還採用了三個維度來分配字母的位置。它通過將字母表分為三組，並將明文字母轉換為三維座標（層、行、列）來加密文本。在加密過程中，三分密碼將明文中的字母位置映射到三維坐標系，之後按照一定的規則將座標重新排列，生成密文。由於三維座標組合的複雜性，三分密碼提供了比傳統替換密碼更高的安全性。
三分密碼如何加密？
加密過程包括以下步驟：
- 準備明文：去除明文中的空格、標點符號等非字母字元。
- 確定三分密碼字母表：三分密碼使用一個標準的字母表，將字母按層、行、列的方式分配到一個三維坐標系。
- 將明文字母轉換為三維座標：每個字母的位置由其所在的層、行和列來表示。
- 將三維座標整理到表格中：將每個字母的三維座標按層、行、列，垂直寫到表格中，即表格有三行：第一行表示字母所在的層，第二行表示字母所在的行，第三行表示字母所在的列。
- 按組大小分組：將整理好的表格，根據組大小按列進行分組。
- 每組橫向重新組合座標：將每組的座標從上到下橫向組合，每三個一組，重新得到新的座標。
- 生成密文：根據重新排列後的座標，在三維坐標系中找到對應的字母替換成密文。
示例
假設明文為 “HELLO WORLD”，字母表為26個英文字母和一個字元：“ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ_”，組大小為4。
1. 根據字母表生成三維坐標系
| ① | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| 1 | A | B | C |
| 2 | D | E | F |
| 3 | G | H | I |
| ② | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| 1 | J | K | L |
| 2 | M | N | O |
| 3 | P | Q | R |
| ③ | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| 1 | S | T | U |
| 2 | V | W | X |
| 3 | Y | Z | _ |
2. 將字母轉換為三維座標
- H → (1, 3, 2)
- E → (1, 2, 2)
- L → (2, 1, 3)
- L → (2, 1, 3)
- O → (2, 2, 3)
- W → (3, 2, 2)
- O → (2, 2, 3)
- R → (2, 3, 3)
- L → (2, 1, 3)
- D → (1, 2, 1)
3. 將三維座標整理到表格中
| 明文 | H | E | L | L | O | W | O | R | L | D |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 層級 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 3 | 2 | 2 | 2 | 1 |
| 行號 | 3 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 3 | 1 | 2 |
| 列號 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 | 2 | 3 | 3 | 3 | 1 |
4. 按組大小分組
| H | E | L | L |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 2 | 2 |
| 3 | 2 | 1 | 1 |
| 2 | 2 | 3 | 3 |
| O | W | O | R |
|---|---|---|---|
| 2 | 3 | 2 | 2 |
| 2 | 2 | 2 | 3 |
| 3 | 2 | 3 | 3 |
| L | D |
|---|---|
| 2 | 1 |
| 1 | 2 |
| 3 | 1 |
5. 每組橫向重新組合座標
- 第一組：(1, 1, 2), (2, 3, 2), (1, 1, 2), (2, 3, 3)
- 第二組：(2, 3, 2), (2, 2, 2), (2, 3, 3), (2, 3, 3)
- 第三組：(2, 1, 1), (2, 3, 1)
6. 將座標轉為密文字母
- (1, 1, 2) → B
- (2, 3, 2) → Q
- (1, 1, 2) → B
- (2, 3, 3) → R
- (2, 3, 2) → Q
- (2, 2, 2) → N
- (2, 3, 3) → R
- (2, 3, 3) → R
- (2, 1, 1) → J
- (2, 3, 1) → P
因此，“HELLO WORLD”的加密結果為：“BQBRQNRRJP”
三分密碼如何解密？
解密過程是加密的反向操作，前 3 個步驟一致，第 4 步開始就不相同，具體差異如下：
- 將三維座標整理到表格中：按照組大小橫向填充座標，每組有三行，每組填充完成後，再填充下一組，直至填充完成。最後一組要根據行數動態計算列數。
- 重新組合座標：每組有三行，第一行表示層號，第二行表示行號，第三行表示列號，按照縱向方向重新組合三維座標。
- 解密成明文：根據重新排列後的三維座標，在坐標系中找到對應的字母，生成明文。
示例
假設要對密文“BQBRQNRRJP”進行解密，組大小為4，字母表與加密時一致。
1. 獲得密文字元的三維座標
- B → (1, 1, 2)
- Q → (2, 3, 2)
- B → (1, 1, 2)
- R → (2, 3, 3)
- Q → (2, 3, 2)
- N → (2, 2, 2)
- R → (2, 3, 3)
- R → (2, 3, 3)
- J → (2, 1, 1)
- P → (2, 3, 1)
2. 將三維座標按組大小橫向整理到表格中
| 1 | 1 | 2 | 2 |
| 3 | 2 | 1 | 1 |
| 2 | 2 | 3 | 3 |
| 2 | 3 | 2 | 2 |
| 2 | 2 | 2 | 3 |
| 3 | 2 | 3 | 3 |
| 2 | 1 |
| 1 | 2 |
| 3 | 1 |
3. 按列重新組合座標
- 第一組：(1, 3, 2), (1, 2, 2), (2, 1, 3), (2, 1, 3)
- 第二組：(2, 2, 3), (3, 2, 2), (2, 2, 3), (2, 3, 3)
- 第三組：(2, 1, 3), (1, 2, 1)
4. 解密成明文
- (1, 3, 2) → H
- (1, 2, 2) → E
- (2, 1, 3) → L
- (2, 1, 3) → L
- (2, 2, 3) → O
- (3, 2, 2) → W
- (2, 2, 3) → O
- (2, 3, 3) → R
- (2, 1, 3) → L
- (1, 2, 1) → D
因此，“BQBRQNRRJP”的解密結果為：“HELLOWORLD”。