Cypherの攻略

2018-07-08

Cypherは、Hexcellsの作者Matthew Brown氏が2018年2月にリリースした暗号解読ゲームです。

このゲームの舞台は、3Dで表現された暗号の博物館です。博物館の壁には様々な暗号が記されていますので、すべての暗号を解読しましょう。暗号の内容は「暗号の歴史」「著名な人物や書物」「マニアックな雑学」などが題材となっています。ゲームをプレイするとちょっと賢くなった気分になれるかも。

タイトル画面。
壁に記された暗号を解いて、答えを黒いコンソールに入力します。
最初の暗号。

1. STEGANOGRAPHY

1-8

大文字 → 0、小文字 → 1
アルファベット化（00000 → A、00001 → B、00010 → C ...）

SCIEn CEISK NOWlE DgeiS PowEr
↓
00001 00000 00010 01110 01101
↓
B     A     C     O     N

A. BACON

2. TRANSPOSITION

2-8

6文字ずつ区切って縦に並べ、左から縦に文字を拾う（TWOPL、USSIX ...）
拾った文字を並べると計算式を表しているので（TWO PLUS SIX ...）、計算して答えを求める

TUTTMO
WSIHIN
OSMRNE
PIEEUZ
LXSESZ
↓
TWOPL USSIX TIMES THREE MINUS ONEZZ
↓
TWO PLUS SIX TIMES THREE MINUS ONE
↓
2 + 6 * 3 - 1
↓
19

A. NINETEEN

3. MONOALPHABETlC SUBSTITUTlON

ヒント

英文で最も多く登場する文字は「E」
英文で最も多く登場する単語は「THE」

3-1

GTP = THE、GTHG = THAT

『吸血鬼ドラキュラ』（Dracula）

THSWQD THZ RBXP GWXP HG XL ZWRNBRHK UTPQ WQ KBQZBQ
HAVING HAD SOME TIME AT MY DISPOSAL WHEN IN LONDON

W THZ SWRWGPZ GTP IOWGWRT XMRPMX HQZ XHZP RPHOFT
I HAD VISITED THE BRITISH MUSEUM AND MADE SEARCH

HXBQD GTP IBBVR HQZ XHNR WQ GTP KWIOHOL OPDHOZWQD
AMONG THE BOOKS AND MAPS IN THE LIBRARY REGARDING

GOHQRLKSHQWH WG THZ RGOMFV XP GTHG RBXP ABOPVQBUKPZDP
TRANSYLVANIA IT HAD STRUCK ME THAT SOME FOREKNOWLEDGE

BA GTP FBMQGOL FBMKZ THOZKL AHWK GB THSP RBXP
OF THE COUNTRY COULD HARDLY FAIL TO HAVE SOME

WXNBOGHQFP WQ ZPHKWQD UWGT H QBIKPXHQ BA GTHG FBMQGOL
IMPORTANCE IN DEALING WITH A NOBLEMAN OF THAT COUNTRY

A. TRANSYLVANIA

3-2

ZMX = THE
ZMXR = THEM、ZMXP = THEY により RP = MY が確定
ZMVZ = THAT により C = I、V = A が確定

『フランケンシュタイン』（Frankenstein）

LGGK VHZXJ RP VJJCEVO CK ZMX MGEXO C SCLDGEXJXS
SOON AFTER MY ARRIVAL IN THE HOVEL I DISCOVERED

LGRX IVIXJL CK ZMX IGDQXZ GH ZMX SJXLL UMCDM C MVS
SOME PAPERS IN THE POCKET OF THE DRESS WHICH I HAD

ZVQXK HJGR PGBJ OVWGJVZGJP. VZ HCJLZ C MVS
TAKEN FROM YOUR LABORATORY. AT FIRST I HAD

KXNOXDZXS ZMXR, WBZ KGU ZMVZ C UVL VWOX ZG SXDCIMXJ
NEGLECTED THEM, BUT NOW THAT I WAS ABLE TO DECIPHER

ZMX DMVJVDZXJL CK UMCDM ZMXP UXJX UJCZZXK, C
THE CHARACTERS IN WHICH THEY WERE WRITTEN, I

WXNVK ZG LZBSP ZMXR UCZM SCOCNXKDX.
BEGAN TO STUDY THEM WITH DILIGENCE.

A. LABORATORY

3-3

THEを見つける
THが付く単語を見つける（THERE、THEM、THAT、THEIR）

『オレンジの種五つ - シャーロック・ホームズの冒険』（The Five Orange Pips - the Adventures of Sherlock Holmes）

A. LONESTAR

3-4

HINTにより E = H
最も多く使用されている文字は「J」つまり J = E
KEJ = THE、KEYZ = THIS

『宝島』（Treasure Island）

AJLP NYRJZJF
DEAR LIVESEY

LZ Y AS GSK QGSM MEJKEJP FSV LPJ LK KEJ ELNN SP ZKYNN YG NSGASG
AS I DO NOT KNOW WHETHER YOU ARE AT THE HALL OR STILL IN LONDON

Y ZJGA KEYZ YG ASVWNJ KS WSKE CNLUJZ
I SEND THIS IN DOUBLE TO BOTH PLACES

KEJ ZEYC YZ WSVOEK LGA HYKKJA
THE SHIP IS BOUGHT AND FITTED

ZEJ NYJZ LK LGUESP PJLAF HSP ZJL
SHE LIES AT ANCHOR READY FOR SEA

FSV GJRJP YTLOYGJA L ZMJJKJP ZUESSGJP
YOU NEVER IMAGINED A SWEETER SCHOONER

L UEYNA TYOEK ZLYN EJP
A CHILD MIGHT SAIL HER

KMS EVGAPJA KSGZ
TWO HUNDRED TONS

GLTJ EYZCLGYSNL
NAME HISPANIOLA

A. HISPANIOLA

4. POLYALPHABETlC SUBSTITUTlON

"Vigenere Square" の使い方

行[A-Z] = キー、列[a-z] = 平文

暗号を求める: キーと平文が交差したところが暗号（キーが[F]で平文が[t]ならば、暗号は[Z]）
平文を求める: キーの行で暗号を検索、見つかった列が平文（キーが[F]で暗号が[Z]ならば、平文は[t]）
キーを求める: 平文の列で暗号を検索、見つかった行がキー（平文が[t]で暗号が[Z]ならば、キーは[F]）

参考：Vigenere cipher

4-1

"Vigenere Square" を用いて平文を求める。
例）暗号[Z]、キー[F] → 平文[t]

Ciphertext：ZTVGLKDBGLRUHABTUOZ
Key       ：FLASHFLASHFLASHFLAS
↓
Plaintext ：thu...

A. THUNDERANDLIGHTNING

4-2

まずはキーを求め、それから平文を求める。

暗号文にJCWが2回登場するため、キーは3文字と推測
JCW = theであると仮定し、"Vigenere Square" を用いてキーを求める → PUR

Ciphertext：JCW
Plaintext ：the
↓
Key       ：PUR

"Vigenere Square" を用いて平文を求める。

Ciphertext：JCWSVLIVLVGSJJFJCWCVL
Key       ：PURPURPURPURPURPURPUR
↓
Plaintext ：thecatsatflatonthemat (the cat sat flat on the mat)

A. MAT

4-3

解法の手順は4-2と同じ
AFH = THE、キー = CGX

『踊る人形 - シャーロック・ホームズの帰還』（The Adventure of the Dancing Men - the Return of Sherlock Holmes）

L AFLUI WOYW P ADU FHSN BVS WV NDZQ DU FRBP LU YQ PLWLPHZRLUE DUB SYMIPRDIJH TYQUCU ZYLK FRSKHZ
I THINK THAT I CAN HELP YOU TO PASS AN HOUR IN AN INTERESTING AND PROFITABLE MANNER SAID HOLMES

BUHULUE KPQ FOYLY SS AM WOC WHZOL
DRAWING HIS CHAIR UP TO THE TABLE

G DT DDPPOF DDTGOPYU DGWO YOS DRYKV VD VLAULR ZYGWPLJZ
I AM FAIRLY FAMILIAR WITH ALL FORMS OF SECRET WRITINGS

YQK YP TWVLJI AFH HSWOMU VD D APLMJLUE PVLRNPDWF XWMQ AFH ZSEQCFA
AND AM MYSELF THE AUTHOR OF A TRIFLING MONOGRAPH UPON THE SUBJECT

GQ DFLJF L HLDSWCL MQL FXUBULB DUB VPVWF QHWYUHRH JGSOCUZ
IN WHICH I ANALYZE ONE HUNDRED AND SIXTY SEPARATE CIPHERS

ZXA G FVLILQV AFDA RKPQ LZ CQAGULJB UCZ AM PL
BUT I CONFESS THAT THIS IS ENTIRELY NEW TO ME

A. MONOGRAPH

5. MECHANISED CRYPTOGRAPHY

The first disc rotates on every press, when it reaches a notch in the wheel it will cause the next disc to rotate and so the second will eventually cause the third disc to rotate.

―― 05 MECHANISED CRYPTOGRAPHY

文字を処理するごとに1枚目のScramblerが回転
1枚目のScramblerが一周すると2枚目のScramblerが回転
2枚目のScramblerが一周すると3枚目のScramblerが回転

5-1

Input/Output: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

Scrambler I:  BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZA
              WYGADFPVZBECKMTHXSLRINQOJU

Reflector:    ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
              YRUHQSLDPXNGOKMIEBFZCWVJAT

参照順: Input/Output[Z] → Scrambler I 上段[A] → Scrambler I 下段[A] → Reflector 上段[D] → Reflector 下段[H] → Reflector 上段[H] → Scrambler I 下段[V] → Scrambler I 上段[V] → Input/Output[U]

平文の1文字目：U

1文字目を処理したため、Scrambler Iが1つ回転していることに注意。

Input/Output: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

Scrambler I:  CDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZAB
              YGADFPVZBECKMTHXSLRINQOJUW

Reflector:    ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
              YRUHQSLDPXNGOKMIEBFZCWVJAT

参照順: Input/Output[Y] → Scrambler I 上段[A] → Scrambler I 下段[A] → Reflector 上段[C] → Reflector 下段[U] → Reflector 上段[U] → Scrambler I 下段[N] → Scrambler I 上段[N] → Input/Output[L]

平文の2文字目：L

残りの3文字も同様に処理。

A. ULTRA（元ネタはおそらくこれ）

5-2

ENIGMAは5-1と同じだが、Scrambler Iの開始位置が不明。

暗号の右側に書かれている「INTEL」により、平文がXV（ローマ数字の15）で始まることが確定。ここからScrambler Iの開始位置を特定する。

Ciphertext：QHSGUWIG
Plaintext ：XV??????

「Q」を変換すると「X」となるScrambler Iの位置を特定する。

Scrambler Iの開始位置が判明した状態のENIGMA

Input/Output: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

Scrambler I:  FGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDE
              DFPVZBECKMTHXSLRINQOJUWYGA

Reflector:    ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
              YRUHQSLDPXNGOKMIEBFZCWVJAT

A. XVPURPLE

5-3

ENIGMAが5-1、5-2よりも複雑化。Scramblerが計3枚となったものの、暗号文が短いために回転するのは1枚目のScrambler IIだけ。

Input/Outputの文字入れ替え：A ↔ B、S ↔ Z、U ↔ Y、G ↔ H、L ↔ Q、E ↔ N
Scramblerの順番：II、I、III
Scramblerの開始位置：II = A、I = E、III = B

すべての要件を反映したENIGMA

Input/Output:  BACDNFHGIJKQMEOPLRZTYVWXUS

Scrambler II:  ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
               AJPCZWRLFBDKOTYUQGENHXMIVS

Scrambler I:   EFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCD
               ADFPVZBECKMTHXSLRINQOJUWYG

Scrambler III: BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZA
               AGBPCSDQEUFVNZHYIXJWLRKOMT

Reflector:     ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
               YRUHQSLDPXNGOKMIEBFZCWVJAT

A. BLITZKRIEG

6. DlGlTAL CRYPTOGRAPHY

6-3

バイナリ値の縦の並びを「列」として考え、列名をA-Hとする
"2131 2572" は、列ごとに下方向へ回転させる数
列A、B、C、Gは回転不要

1. 列D、E、F、Hを下方向へ回転

A B C D E F G H
---------------
2 1 3 1 2 5 7 2
---------------
0 1 1 0 0 0 1 0
0 1 1 0 1 0 0 1
0 1 1 1 0 1 0 0
0 1 1 1 0 1 1 1
0 1 1 0 1 0 0 1
0 1 1 1 0 0 1 1
0 1 1 0 0 1 0 1

2. バイナリ値をアスキー変換

0110 0010 →  98 → b
0110 1001 → 105 → i
0111 0100 → 116 → t
0111 0111 → 119 → w
0110 1001 → 105 → i
0111 0011 → 115 → s
0110 0101 → 101 → e

A. BITWISE

6-4

[IMG]と示されていることから、全体を図形として捉えてみる
問題を16進変換すると、4✕4ドットの図形であることが明確となる

FE,01,00,01
FE,FE,FE,00
FE,FF,FE,00
00,FF,01,01

値がほぼ二値化（00、FF）されているので、白黒に色分けをしてみる。

□■■■
□□□■
□□□■
■□■■
↓
.J

HINTから、Image Steganographyについて考えてみる
「0000 0001」や「1111 1110」のようにLSB（最下位ビット）が変化した値が意味ありげ

1111 1110,0000 0001,0000 0000,0000 0001
1111 1110,1111 1110,1111 1110,0000 0000
1111 1110,1111 1111,1111 1110,0000 0000
0000 0000,1111 1111,0000 0001,0000 0001

Image Steganographyの手法としてLSBを利用した文字の埋め込みがあるため、すべてのLSBを抜き出して並べ替えてみる

1111 1110,0000 0001,0000 0000,0000 0001
1111 1110,1111 1110,1111 1110,0000 0000
1111 1110,1111 1111,1111 1110,0000 0000
0000 0000,1111 1111,0000 0001,0000 0001
↓
0101
0000
0100
0111
↓
0101 0000 → 80 → P
0100 0111 → 71 → G

A. .JPG

6-5

1. Arrange text and key into 4x4 blocks.（4✕4形式に並べ替え）

text     [1001 0111 1011 0101]
key[YS]  [0101 1001 0101 0011]
↓
1001 0101
0111 1001
1011 0101
0101 0011

2. Swap columns 1/2 and 3/4 of each block.（各ブロックごとに列を入れ替え：1 ↔ 2、3 ↔ 4）

3. Substitute (XOR) text block using key block.（各行のXORを計算）

a|0110 1010
b|1011 0110
c|0111 1010
d|1010 0011

a    b    c    d
0110 1011 0111 1010
1010 0110 1010 0011
↓
1100 1101 1101 1001
↓
1100
1101
1101
1001

4. Shift rows of text block +0,+1,+2,+3.（各行を右方向へ回転）

回転させるビット数：a = 0、b = 1、c = 2、d = 3

a|1100
b|1101
c|1101
d|1001
↓
a|1100
b|1110
c|0111
d|0011

Phase #1の結果：1100 1110 0111 0011

1. Arrange text and key into 4x4 blocks.

textはPhase #1の結果を用いる

text     [1100 1110 0111 0011]
key[BX]  [0100 0010 0101 1000]
↓
1100 0100
1110 0010
0111 0101
0011 1000

以降、Phase #1と同様に処理する。
Phase #2の結果：0100 0110 0100 1110

0100 0110 → 70 → F
0100 1110 → 78 → N

A. FN

CHALLENGE PUZZLES

01

元素周期表
空白部分だけに着目する

A. NUCLEUS

02

カラーコード
7色

A. RAINBOW

03

"MVEMJSUN" は、太陽系の惑星の頭文字（Mercury、Venus、Earth ...）
「E」の下に書かれている「24」は、地球の自転周期（24時間）
すべての惑星の自転周期を調べ、自転周期の昇順にソートする

J：  10
S：  11
N：  16
U：  17
E：  24
M：  25
M：1416
V：5832
↓
JSNUEMMV

"JSNUEMMV" をキーとして、"Vigenere Square" を用いて平文を求める。

Ciphertext：QTZDQRBCKEWGJV
Key       ：JSNUEMMVJSNUEM

A. GALILEOGALILEI

04

HINTの通り、これは「書籍暗号」
"GOLDBUG" は、エドガー・アラン・ポーの『黄金虫』（The Gold-Bug）のこと

MANY years ago, I contracted an intimacy with a Mr. William Legrand. He was of an ancient Huguenot family, and had once been wealthy; but a series of misfortunes had reduced him to want. To avoid the mortification consequent upon his disasters, he left New Orleans, the city of his forefathers, and took up his residence at Sullivan's Island, near Charleston, South Carolina.

This Island is a very singular one. It consists of little else than the sea sand, and is about three miles long. Its breadth at no point exceeds a quarter of a mile.

―― Edgar Allan Poe "The Gold-Bug" (1843)

n番目の単語を抜き出し、頭文字を並べる。

03：ago
31：reduced
04：I
06：an
68：very
15：of
12：Legrand
33：to
90：point
22：once
56：residence
35：To
↓
ARIAVOLTPORT

"ARIAVOLTPORT" からもう一捻りが必要。
参考：Edgar Allan Poe bibliography

A. OVALPORTRAIT

05

音符をアルファベット表記にする（ドレミファソラシド → CDEFGAB）
HINTの "+" は、音符が複数ある箇所は加算するという意味
加算は、アルファベットの何文字目かを数値化して計算する

加算の例：E + G → 5 + 7 = 12 → つまり E + G = L

E
E(5) + G(7) = L(12)
G
A
G(7) + B(2) + D(4) + E(5) = R(18)
E(5) + G(7) + C(3) + G(7) = V(22)
E(5) + G(7) + C(3) + E(5) = T(20)
E
D(4) + G(7) + C(3) = N(14)
↓
ELGARVTEN

"ELGARVTEN"（Elgar Var. 10）からもう一捻りが必要。
参考：エニグマ変奏曲（作品：第10変奏）、Dorabella Cipher

A. DORABELLA

06

A. COMPASS

07

x：辺の長さ = 6.479 * sin(38) = 4
y：8番目の素数 = 19
z：円周の長さ = 3

1. shift(4)

50203795740025510578343272
↓
32725020379574002551057834

2. mod(19), add(3)

32 % 19 + 3 = 16
72 % 19 + 3 = 18
50 % 19 + 3 = 15
20 % 19 + 3 =  4
37 % 19 + 3 = 21
95 % 19 + 3 =  3
74 % 19 + 3 = 20
00 % 19 + 3 =  3
25 % 19 + 3 =  9
51 % 19 + 3 = 16
05 % 19 + 3 =  8
78 % 19 + 3 =  5
34 % 19 + 3 = 18

3. アルファベット化（1 → A, 26 → Z）

16 = P
18 = R
15 = O
 4 = D
21 = U
 3 = C
20 = T
 3 = C
 9 = I
16 = P
 8 = H
 5 = E
18 = R

A. PRODUCTCIPHER

08

壁から浮いた点は英語の点字
抵抗器

A. THEENEMYKNOWSTHESYSTEM

09

上段は一見すると変な記号に見えるが、実はアルファベット（LI、NE、AR、B）
下段の絵文字はこちらのサイトを参考に解読

下段

3、6は、重なったアルファベット

 1. Cloth
 2. Ram
 3. YP
 4. TO
 5. Gold
 6. LYP
 7. Helmet
 8. I
 9. Cyprus
10. Sword

A. CRYPTOGLYPHICS

10

The perfect cipher. → One-time pad
Rossignol's masterpiece. → Great Cipher

CO QY LS GY LZ
ON ET IM EP AD

FK QX AQ RY BN FW QA
TH EG RE AT CI PH ER

IL = ??
SQ = ??
CS = ??
KF = HT
FK = TH
AQ = RE
QY = ET
KC = ??
CO = ON
GY = EP

並べると下記のようになる
?? ?? ?? HT TH RE ET ?? ON EP

THREEやONEが含まれているため、数字の並びだと想定して補完
??? EIGHT THREE TWO ONE

???の候補は次の3通り
ONE
TWO
SIX

A. 68321

11

問題文で使用されているアルファベットが「ATGC」のみであることから、塩基配列をモチーフにした問題であると推察
HINTは「26->16」

PASSWORD IS CT
C = CYTOSINE
T = THYMINE

A. CYTOSINETHYMINE

12

Googleマップ
John Dee

A. TETRAGRAMATICUS

2018-11-24 Alchemiaの実績解除