Pythonを使用していくつかの高度なパズル（3-4、4-3、5-1、5-2、5-3、6-5）を解決した方法
概要
このガイドでは、Pythonを使用していくつかの高度なパズルを解いた方法を示します。 もともと私は鉛筆と印刷されたスクリーンショットでパズルを解いていました（3-3の画像のように。甘やかされたくない場合はクリックしてズームしないでください）が、その後の問題のために試行錯誤にうんざりしました。 だから私はPythonにそれをやらせました。
注：コードをSteamコミュニティに投稿するには、リストインデックスの変数の名前をiからxに変更して、マークアップタグとして解析されないようにする必要がありました（私の意見では、マークアップはコード要素内で無視する必要があります）。
3-4：頻度分析
from collections import Counter
text = """
AJLPNYRJZJFLZYASGSKQGSMME
JKEJPFSVLPJLKKEJELNNSPZKY
NNYGNSGASGYZJGAKEYZYGASVW
NJKSWSKECNLUJZKEJZEYCYZWS
VOEKLGAHYKKJAZEJNYJZLKLGU
ESPPJLAFHSPZJLFSVGJRJPYTL
OYGJALZMJJKJPZUESSGJPLUEY
NATYOEKZLYNEJPKMSEVGAPJAK
SGZGLTJEYZCLGYSNL
""".replace("\n", "")
print(Counter(text))
結果（甘やかされたくない場合はズームしないでください）：
多表式換字式暗号（Vigenère暗号）を解くために最初に行うことは、鍵の長さを把握することです。 ゲーム内のヒントによると、（少なくとも）3つの繰り返し3文字シーケンスがあります：DUFとLUE。 それらのそれぞれの出現スパンを数え、次にそれらの最大公約数を取ると、キーの最も可能性の高い長さを取得します：XNUMX。
キーの長さが特定されると、モノアルファベットの換字式暗号の場合と同様に、頻度分析手法を使用できます。 以下のコードは、キーのどの文字が適用されているかに応じて、ciphetextを「フェーズ」に分割し、フェーズ内の文字の頻度をカウントします。
from collections import Counter
text = """\
LAFLUIWOYWPADUFHSNBVSWVNDZQDUF
RBPLUYQPLWLPHZRLUEDUBSYMIPRDIJ
HTYQUCUZYLKFRSKHZBUHULUEKPQFOY
LYSSAMWOCWHZOLGDTDDPPOFDDTGOPY
UDGWOYOSDRYKVVDVLAULRZYGWPLJZY
QKYPTWVLJIAFHHSWOMUVDDAPLMJLUE
PVLRNPDWFXWMQAFHZSEQCFAGQDFLJF
LHLDSWCLMQLFXUBULBDUBVPVWFQHWY
UHRHJGSOCUZZXAGFVLILQVAFDARKPQ
LZCQAGULJBUCZAMPL\
""".replace("\n", "")
phase1 = "".join(text[x] for x in range(len(text)) if x % 3 == 0)
phase2 = "".join(text[x] for x in range(len(text)) if x % 3 == 1)
phase3 = "".join(text[x] for x in range(len(text)) if x % 3 == 2)
triplets = (text[x - 2] + text[x - 1] + text[x] for x in range(2, len(text), 3))
print(Counter(phase1))
print(Counter(phase2))
print(Counter(phase3))
print(Counter(triplets))
コードはまた、DUFやLUEのような繰り返しの3文字のシーケンスを見つけようとします。 1-2-3以外のフェーズでシーケンスを見つける必要はないと思いました。 残念ながら、平文で「THE」とは何かを見つけるにはそれだけでは不十分でした。
4-3：ブルートフォース攻撃
周波数分析に従っていくつかのシフトを試した後、私は自分のコンピューターを試してみることにしました。
コードはソリューションの候補をいくつか出力するため、正しい候補を手動で選択する必要があります。
from string import ascii_uppercase as alphabets
from itertools import product
text = """\
LAFLUIWOYWPADUFHSNBVSWVNDZQDUF
RBPLUYQPLWLPHZRLUEDUBSYMIPRDIJ
HTYQUCUZYLKFRSKHZBUHULUEKPQFOY
LYSSAMWOCWHZOLGDTDDPPOFDDTGOPY
UDGWOYOSDRYKVVDVLAULRZYGWPLJZY
QKYPTWVLJIAFHHSWOMUVDDAPLMJLUE
PVLRNPDWFXWMQAFHZSEQCFAGQDFLJF
LHLDSWCLMQLFXUBULBDUBVPVWFQHWY
UHRHJGSOCUZZXAGFVLILQVAFDARKPQ
LZCQAGULJBUCZAMPL\
""".replace("\n", "")
def char_to_num(char):
return alphabets.index(char) + 1
def vigenere_sub(char1, char2):
return alphabets[(char_to_num(char1) - char_to_num(char2) - 1) % 26]
for key_chars in product(alphabets, repeat=3):
decryption = ""
for x in range(len(text)):
decryption += vigenere_sub(text[x], key_chars[x % 3])
if "THE" in decryption and "AND" in decryption:
print(key_chars)
print(decryption)
print()
画像の右上部分が示唆しているように、ブルートフォース攻撃の結果、周波数分析でパズルをほぼ解いたことはわかっていましたが、先に進むのに十分な自信がありませんでした。 （甘やかされたくない場合は、画像をズームしないでください。）
5-1, 5-2, 5-3
機械化された暗号パズルの場合、エニグマの機能をエミュレートするコードを書くことができます。 同じコードを使用して、以下を除くすべてを解決できます。
- XNUMX番目のパズルでは、ディスクの初期回転を決定するために、試行錯誤、または少しの力が必要です。
- 最後のパズルでは、文字のペアを入れ替える関数が必要です。
from string import ascii_uppercase as keyboard
scrambler1 = (keyboard, "UWYGADFPVZBECKMTHXSLRINQOJ")
scrambler2 = (keyboard, "AJPCZWRLFBDKOTYUQGENHXMIVS")
scrambler3 = (keyboard, "TAGBPCSDQEUFVNZHYIXJWLRKOM")
reflector = (keyboard, "YRUHQSLDPXNGOKMIEBFZCWVJAT")
def scramble(position, disk, backwards=False):
row1, row2 = disk[::-1] if backwards else disk
char = row1[position]
return row2.index(char)
def rotate(disk, n):
return (disk[0][n:] + disk[0][:n], disk[1][n:] + disk[1][:n])
def decrypt(char, *disks):
x = keyboard.index(char)
for disk in disks:
x = scramble(x, disk)
for disk in disks[-2::-1]:
x = scramble(x, disk, True)
return keyboard[x]
def decrypt_text(text, *disks):
decryption = ""
disk1 = disks[0]
for char in text:
disk1 = rotate(disk1, 1)
decryption += decrypt(char, disk1, *disks[1:])
return decryption
def swap(text, key):
result = ""
for char in text:
result += key.replace(char, "") if char in key else char
return result
def swap_keys(text, keys):
for key in keys:
text = swap(text, key)
return text
def puzzle_5_1():
print(decrypt_text("ZYDNI", scrambler1, reflector))
def puzzle_5_2():
for i in range(26):
scrambler = rotate(scrambler1, i)
text = decrypt_text("QHSGUWIG", scrambler, reflector)
if text[:2] == "XV":
print(text)
def puzzle_5_3():
text = "GYHRVFLRXY"
keys = ("AB", "SZ", "UY", "GH", "LQ", "EN")
text = swap_keys(text, keys)
d1 = rotate(scrambler2, scrambler2[0].index("A"))
d2 = rotate(scrambler1, scrambler1[0].index("E"))
d3 = rotate(scrambler3, scrambler3[0].index("B"))
text = decrypt_text(text, d1, d2, d3, reflector)
text = swap_keys(text, keys)
print(text)
puzzle_5_1()
puzzle_5_2()
puzzle_5_3()
6-5
パズルは単純です。アルゴリズムを逆方向に実行するだけです。 しかし、これを手作業で解決すると、XNUMXつの小さな間違いがすべてを台無しにする可能性があります。 これを解決するためにPythonを使用した（または使用しなければならなかった、と告白する）のはそのためです。
アルゴリズムを再解釈したことに注意してください。テキストとキーの両方に行交換を適用してからそれらをXORする代わりに、命令を最初にそれらをXORし、次に行を交換するものとして解釈しました。結果は次のようになります。同じ。
def block(bitstr):
return (bitstr[:4], bitstr[4:8], bitstr[8:12], bitstr[12:])
def swap(rows):
return tuple(row[1] + row[0] + row[3] + row[2] for row in rows)
def xor(rows, key):
keybits = "".join(bin(ord(char))[2:].zfill(8) for char in key)
if len(keybits) != 16: raise AssertionError
textbits = "".join(rows)
val = "".join("0" if keybits[x] == textbits[x] else "1" for x in range(16))
return block(val)
def shift(rows):
result = []
for n in range(len(rows)):
row = rows[n]
result.append(row[n:] + row[:n])
return tuple(result)
def decrypt(cipher, key):
return xor(swap(shift(cipher)), key)
ciphertext = block("1001011110110101")
first = decrypt(ciphertext, "BX")
second = decrypt(first, "YS")
print(chr(int(second[0] + second[1], 2)))
print(chr(int(second[2] + second[3], 2)))
