צופן פלייפייר
צופן פלייפייר (Playfair) או ריבוע פלייפייר הוא טכניקת הצפנה סימטרית והיה צופן ההחלפה הפוליגרפי הראשון. השיטה פותחה ב 1854 על ידי צ'ארלס ויטסטון, אך נושאת את שמו של לורד פלייפייר אשר קידם את השימוש בצופן.

בשיטת הצפנה זו מצפינים זוגות של אותיות (דיגרפים) במקום להצפין אותיות בודדות כמו שנהוג לעשות בצופן החלפה פשוט ובצופן ויז'נר. שיטת פלייפייר היא לכן משמעותית קשה לפריצה מאחר שניתוח תדירות שמשמש להחלפה פשוטה לא עובד היטב עמו. ניתוח תדירות עדיין יכול להתבצע אבל על 600 דיגרפים אפשריים במקום על 26 אותיות אפשריות. כלומר ניתוח תדירות הופך למשימה מורכבת בהרבה - ודורש באופן כללי טקסט מוצפן גדול כדי שיוכל להיות שימושי.


צ'ארלס ויטסטון


לורד פלייפייר

צופן פלייפייר עושה שימוש בטבלה בגודל 5 על 5 המכילה מילת או ביטוי מפתח. שינון מילת המפתח ו-4 חוקים פשוטים הם כל שנדרש על מנת ליצור טבלה 5 על 5 ולהשתמש בצופן.
על מנת לייצר את טבלת המפתחות, יש למלא את הרווחים בטבלה עם אותיות ממילת המפתח (תוך השמטה של אותיות כפולות) ואז יש למלא את הרווחים הנותרים עם האותיות הנותרות באלפבית לפי סדר (לרוב תוך השמטת "Q" על מנת להפחית את כמות האותיות). המפתח יכול להירשם בשורות העליונות של הטבלה, משמאל לימין, או בדפוס אחר כלשהו, כמו ספירלה המתחילה בצד שמאלי עליון ומסתיימת במרכז. מילת המפתח יחד עם המוסכמות למילוי בטבלה 5 על 5 יוצרים את מפתח הצופן.
על מנת להצפין את ההודעה, יש לשבור את ההודעה לקבוצות של זוגות אותיות. לאחר מכן יש למפות אותם לטבלת המפתחות. ניתן לדמיין מלבנים פשוטים בין זוגות של אותיות. לאחר מכן יש להפעיל את 4 החוקים הבאים, לפי סדר, לכל זוג של אותיות בטקסט המקור:

○ אם שתי האותיות זהות (או אות אחת נותרת), הוסף "X" לאחר האות הראשונה. הצפן את הזוג החדש והמשך. חלק מהגרסאות של פלייפייר עושות שימוש ב "Q" במקום ב "X", אבל כל אות שאינה נפוצה תהווה פתרון הולם.
○ אם שתי אותיות מופיעות באותה שורה של הטבלה, החלף אותם עם אותיות הממוקמות לימינן בהתאמה.
○ אם האותיות מופיעות באותה עמודה של הטבלה, החלף אותן עם האותיות שמתחת בהתאמה (תוך גלילה חזרה לחלק העליון ○ של העמודה אם אות בזוג המקורי הייתה בחלק התחתון של העמודה).
○ אם האותיות אינן באותה שורה או עמודה, החלף אותן עם אותיות באותה שורה בהתאמה אבל בזוג הקצוות השני של המלבן. ○ הסדר חשוב - האות המוצפנת הראשונה של הזוג היא זו שממוקמת באותה שורה כמו האות הראשונה בטקסט המקור.
○ על מנת לפענח, יש להשתמש בהופכי של 4 החוקים (השמטת כל "X" (או "Q") שאינם הגיוניים בהודעה הסופית).

כאשר עושים שימוש ב "playfair example" כמפתח הטבלה הופכת להיות:


קידוד ההודעה "Hide the gold in the tree stump":


הזוג HI יוצר מלבן, החלף עם BM
הזוג DE מצוי בעמודה, החלף עם ND
הזוג TH יוצר מלבן, החלף עם ZB
הזוג EG יוצר מלבן, החלף עם XD
הזוג OL יוצר מלבן, החלף עם KY
הזוג DI יוצר מלבן, החלף עם BE
הזוג NT יוצר מלבן, החלף עם JV
הזוג HE יוצר מלבן, החלף עם DM
הזוג TR יוצר מלבן, החלף עם UI
הזוג EX נמצא בשורה, החלף עם XM
הזוג ES יוצר מלבן, החלף עם MN
הזוג TU נמצא בשורה, החלף עם UV
הזוג MP יוצר מלבן, החלף עם IF


ולכן ההודעה "Hide the gold in the tree stump" הופכת להודעה "BMNDZBXDKYBEJVDMUIXMMNUVIF".

כלומר, על מנת לפענח את ההודעה "BMNDZBXDKYBEJVDMUIXMMNUVIF" נשתמש במילת המפתח playfair example.

BM יוצר מלבן ולכן הופך ל-HI
ND נמצא בעמודה ולכן הופך ל-DE
ZB יוצר מלבן ולכן הופך ל-TH
XD יוצר מלבן ולכן הופך ל-EG
KY יוצר מלבן ולכן הופך ל-OL
BE יוצר מלבן ולכן הופך ל-DI
JV יוצר מלבן ולכן הופך ל-NT
DM יוצר מלבן ולכן הופך ל-HE
UI יוצר מלבן ולכן הופך ל-TR
XM נמצא בשורה ולכן הופך ל-EX
MN יוצר מלבן ולכן הופך ל-ES
UV נמצא בשורה ולכן הופך ל-TU
IF יוצר מלבן ולכן הופך ל-MP

מה יצא?
HIDETHEGOLDINTHETREXESTUMP
עם רווחים...
HIDE THE GOLD IN THE TREXE STUMP
נוריד איקסים:
HIDE THE GOLD IN THE TREE STUMP

לאלה שמסתדרים עם הסבר ויזואלי:


בעת ניתוח הצופן, שמים לב לתכונותיו הבאות:
- זהו צופן החלפה.
- אף אות אינה מוצפנת לעצמה.
- כל אות יכולה להיות מוחלפת ב-5 אותיות אחרות (וכל אות מוצפנת יכולה להתפענח ל-5 אפשרויות בלבד)
- ההסתברות ששתי האותיות ייצרו מלבן הינה כפולה מאשר ההסתברות שהאותיות באותה שורה או עמודה.
ניתוח הצופן מבוסס על ניתוח תדירויות הן של אותיות בודדות והן של דיגרפים. בהתאם לחזרות של דיגרפים ולהופעת דיגרפים הפוכים (למשל ER וRE) ניתן לבצע מספר ניחושים ולשבור את הצופן.

אם ידוע חלק מהמסר הגלוי, ניתוח הצופן הופך פשוט עוד יותר, כלומר הניתוח קל מאד עבור התקפת גלוי-ידוע.
תודה לויקיפדיה