مربع بوليبيوس

الأحرف اليونانية لمربع بوليبيوس

مربع بوليبيوس ، المعروف أيضًا باسم رقعة شطرنج بوليبيوس ، هو جهاز ابتكره اليونانيان القديمان كليوكسينوس وديموقليتوس، واشتهر بفضل المؤرخ والعالم بوليبيوس . [ 1 ] يُستخدم هذا الجهاز لتقسيم أحرف النص العادي بحيث يمكن تمثيلها بمجموعة أصغر من الرموز، وهو أمر مفيد في التلغراف ، وإخفاء المعلومات ، والتشفير . استُخدم الجهاز في الأصل لإشارات الحريق، مما يسمح بنقل أي رسالة مشفرة، وليس فقط عددًا محدودًا من الخيارات المحددة مسبقًا كما كان متعارفًا عليه سابقًا. [ 1 ]

النموذج الأساسي

بحسب كتاب بوليبيوس " التاريخ " ، اخترع كليوكسينوس وديموكليتوس هذا الجهاز ، ثم طوره بوليبيوس نفسه. قسم الجهاز الأبجدية إلى خمسة ألواح، كل لوح يحتوي على خمسة أحرف (باستثناء اللوح الأخير الذي يحتوي على أربعة أحرف فقط). لم يبقَ من الألواح القديمة أي أثر. تُمثل الأحرف برقمين من واحد إلى خمسة، مما يسمح بتمثيل 25 حرفًا باستخدام خمسة رموز رقمية فقط.

استخدم المربع الأصلي الأبجدية اليونانية مرتبة على النحو التالي:

12345
1أبΓΔΕ
2ΖΗΘأناك
3ΛمنΞأو
4ΠΡΣΤΥ
5ΦΧΨΩ

لا تزال اللغة اليونانية الحديثة تستخدم نفس الأبجدية، وكذلك تطبيقات مربع بوليبيوس في تلك اللغة.

أما بالنسبة للأبجدية اللاتينية ، فهذا هو الشكل النموذجي:

12345
1أبجدهـ
2Fجيحأنا / يك
3لمشمالياP
4سؤالRSتييو
5VدبليوXYZ

يتم استخدام هذه الأبجدية، وهذا الشكل الأخير من مربع بوليبيوس، عند تطبيق المربع في لغات أوروبا الغربية الأخرى مثل الإنجليزية والإسبانية والفرنسية والألمانية والإيطالية والبرتغالية والهولندية.

يُمثَّل كل حرف بإحداثياته ​​في الشبكة. على سبيل المثال، تُصبح كلمة "BAT" "12 11 44". لا تتسع حروف الأبجدية اللاتينية/الإنجليزية الستة والعشرون في مربع 5 × 5، لذا يجب دمج حرفين (عادةً I وJ كما ذُكر سابقًا، مع إمكانية دمج C وK). بدلاً من ذلك، يُمكن استخدام شبكة 6 × 6 لإضافة الأرقام أو الرموز الخاصة إلى جانب الحروف.

تُستخدم شبكة 6 × 6 عادةً للأبجدية السيريلية (يحتوي المتغير الأكثر شيوعًا على 33 حرفًا، ولكن بعضها يحتوي على ما يصل إلى 37 حرفًا) أو الهيراغانا اليابانية (انظر التشفير في اليابان ).

يمكن استخدام مفتاح لإعادة ترتيب الحروف الأبجدية في المربع، حيث توضع حروف المفتاح (بدون تكرار) في البداية، ثم تليها الحروف المتبقية بالترتيب الأبجدي. [ 2 ] على سبيل المثال، ستؤدي عبارة المفتاح " polybius cipher" إلى المربع المعاد ترتيبه أدناه.

12345
1PيالYب
2أنا/ييوSجح
3هـRأدF
4جيكمشمالسؤال
5تيVدبليوXZ

مبدأ التشفير

توجد عدة طرق تشفير تستخدم مربع بوليبيوس. ثلاثة منها موصوفة أدناه.

12345
1أبجدهـ
2Fجيحأنا/يك
3لمشمالياP
4سؤالRSتييو
5VدبليوXYZ

الطريقة الأولى

لنقم بتشفير كلمة "SOMETEXT" باستخدام شيفرة قيصر بإزاحة تساوي طول ضلع المربع (5). للقيام بذلك، حدد حرف النص وأدخل الحرف الذي يليه مباشرةً في نفس عمود النص المشفر. إذا كان الحرف في الصف السفلي، فاختر الحرف من أعلى نفس العمود.

حرف النصsoمهـتهـxت
رسالة نصية مشفرةxتركyكجy

وهكذا، بعد التشفير، نحصل على "xtrkykcy".

الطريقة الثانية

تتضمن طريقة أكثر تعقيدًا استخدام تشفير ثنائي بدون مفتاح (أو بعبارة أخرى، بمفتاح من الأبجدية العادية):

12345
1أبجدهـ
2Fجيحأنا/يك
3لمشمالياP
4سؤالRSتييو
5VدبليوXYZ

يتم تحويل الرسالة إلى إحداثيات على مربع بوليبيوس، ويتم تسجيل الإحداثيات عموديًا:

خطابsoمهـتهـxت
الإحداثي الأفقي34254534
الإحداثي الرأسي43314154

ثم تُقرأ الإحداثيات صفًا تلو الآخر:

34 25 45 34 43 31 41 54 

بعد ذلك، يتم تحويل الإحداثيات إلى أحرف باستخدام المربع نفسه:

الإحداثي الأفقي32434345
الإحداثي الرأسي45543114
خطابswysoجدu

وهكذا، بعد التشفير، نحصل على "swysocdu".

الطريقة الثالثة

12345
1أبجدهـ
2Fجيحأنا/يك
3لمشمالياP
4سؤالRSتييو
5VدبليوXYZ

هناك طريقة متقدمة تتضمن ما يلي: يتم تشفير النص المشفر الأولي الناتج (نتيجة الطريقة الثانية) مرة أخرى. في هذه الحالة، يُكتب النص كاملاً دون تقسيمه إلى أزواج.

3425453443314154

يتم تحريك سلسلة الأرقام الناتجة بشكل دوري إلى اليسار بمقدار خطوة واحدة (عدد فردي من الخطوات [تحرك 3 إلى النهاية]):

4254534433141543

ينقسم هذا التسلسل مرة أخرى إلى مجموعات من اثنين:

42 54 53 44 33 14 15 43

ويتم استبدالها بالنص المشفر النهائي وفقًا للجدول:

الإحداثي الأفقي45543114
الإحداثي الرأسي24343453
خطابأناuصتنqvo

وهكذا، بعد التشفير، نحصل على "iuptnqvo".

التطبيقات

الإبراق

رسم تخطيطي لإشارة إنذار الحريق باستخدام شيفرة بوليبيوس

في كتابه "التاريخ"، يُبيّن بوليبيوس الحاجة إلى إشارات فعّالة في الحروب، مما أدى إلى تطوير المربع. سابقًا، كانت الإشارات النارية تُستخدم فقط للرسائل المتوقعة والمحددة مسبقًا، دون أي وسيلة لنقل رسائل جديدة حول أحداث غير متوقعة. [ 1 ] ووفقًا لبوليبيوس، في القرن الرابع قبل الميلاد، ابتكر إينياس تاكتيكوس نظام إشارات هيدروليكيًا يتكون من أوعية متطابقة مزودة بقضبان مقسمة تحمل علامات مختلفة مثل "المشاة الثقيلة" و"السفن" و"الذرة". [ 1 ] كان هذا النظام أفضل قليلًا من الإشارات النارية الأساسية، ولكنه ظلّ يفتقر إلى القدرة على نقل أي رسالة مطلوبة. استُخدم مربع بوليبيوس للمساعدة في التلغراف، وتحديدًا الإشارات النارية. لإرسال رسالة، كان المُرسِل يرفع شعلتين في البداية وينتظر المُستقبِل ليفعل الشيء نفسه للإشارة إلى استعداده لتلقي الرسالة. [ 1 ] ثم يرفع المرسل مجموعة المصابيح الأولى على جانبه الأيسر ليشير إلى المتلقي إلى اللوح (أو صف المربع) المطلوب مراجعته. ثم يرفع مجموعة المصابيح على جانبه الأيمن ليشير إلى الحرف المقصود في الرسالة على اللوح. [ 1 ] يحتاج كلا الطرفين إلى نفس الألواح، وتلسكوب (أنبوب لتضييق مجال الرؤية، بدون تكبير حقيقي)، ومصابيح يدوية. [ 1 ]

استُخدم مربع بوليبيوس أيضًا في شكل " شفرة طرق " لإرسال الرسائل بين الزنازين في السجون عن طريق النقر على الأرقام الموجودة على الأنابيب أو الجدران. [ 2 ] ويُقال إنه استُخدم من قبل سجناء العدميين التابعين للقياصرة الروس ، وكذلك من قبل أسرى الحرب الأمريكيين خلال حرب فيتنام . [ 3 ]

يصف آرثر كوستلر في روايته المناهضة للشمولية " ظلام منتصف النهار" الشفرة التي استخدمها السجناء السياسيون لستالين في ثلاثينيات القرن العشرين . (كان كوستلر نفسه أسير حرب خلال الحرب الأهلية الإسبانية ). ويمكن بالفعل استخدام هذه الشفرة بطرق بسيطة عديدة (مثل وميض المصابيح، وأصوات الانفجارات، وقرع الطبول ، وإشارات الدخان )، وهي أسهل بكثير في التعلم من الشفرات الأكثر تعقيدًا كشفرة مورس . مع ذلك، فهي أقل كفاءة إلى حد ما من الشفرات الأكثر تعقيدًا.

إخفاء المعلومات

كما أن التمثيل البسيط يسهل عملية إخفاء المعلومات . ويمكن الإشارة إلى الأرقام من واحد إلى خمسة عن طريق عقد في خيط، أو غرز على لحاف، أو أحرف متجاورة قبل مسافة أوسع، أو بطرق أخرى كثيرة. [ 3 ]

علم التشفير

يُستخدم مربع بوليبيوس أيضًا كشفرة أساسية تُسمى شفرة بوليبيوس. تُعتبر هذه الشفرة غير آمنة نسبيًا وفقًا للمعايير الحديثة، لأنها شفرة استبدال حيث تُستبدل الأحرف بأزواج من الأرقام، مما يسهل اختراقها من خلال تحليل التردد . [ 2 ]

التكيفات

يمكن دمج مربع بوليبيوس وشيفرة بوليبيوس مع طرق تشفير أخرى مثل شيفرة ADFGVX ، [ 2 ] وشيفرة متجانسة [ 2 ] وغيرها.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 "بوليبيوس • التواريخ - الكتاب العاشر" . penelope.uchicago.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أبريل 2020 .
  2. 1 2 3 4 5 سالومون، د. (ديفيد)، 1938- (2011). خصوصية البيانات وأمنها : التشفير وإخفاء المعلومات . سبرينغر. ISBN  978-1-4419-1816-1. OCLC 752480143 . {{cite book}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط ) صيانة CS1: أسماء رقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )
  3. 1 2 دانيال رودريغيز-كلارك. "ورقة عمل التشفير - مربع بوليبيوس" (ملف PDF) . ركن التشفير . الصفحات 1-3 .