B1 · Episode 6 · 4:57
Cracking the Vigenère Cipher
This episode explains how to determine the key length of a Vigenère cipher using frequency analysis—grouping letters by suspected key positions and comparing letter frequencies to French language patterns. It then introduces the Enigma machine used by Nazi Germany in WWII, describing its rotor-based encryption mechanism.
Source：stph / aperi.tube · License：CC BY-SA 4.0
Transcript
Il y a donc le groupe rouge correspondant à la lettre alpha,
So, the red group corresponds to the letter alpha,
le groupe vert correspondant à la
the green group corresponds to the letter beta,
lettre beta, et le groupe bleu à gamma.
and the blue group to gamma.
Alors vous voyez ici que comme j'ai supposé que la clé était de taille 3,
You can see here that, since I assumed the key length was 3,
je suis amené à grouper le deuxième et le troisième i du chiffré.
I grouped the second and third 'i's in the ciphertext.
Il se trouve qu'ils sont tous les deux associés à la lettre gamma de la clé.
It turns out both are associated with the key letter gamma.
C'est- à- dire que quand je fais mes groupes, je pense que le i du chiffré.
That is, when I form groups, I assume the ciphertext 'i'
Comme il est en bleu dans les deux cas,
is blue in both cases,
il représente une même lettre dans le clair. Ici c'est faux,
represents the same plaintext letter. But here that’s false:
nous on a la solution, ça représente tantôt un T et tantôt un A,
we know the truth: it stands for T sometimes and A other times,
mais le cryptanalyste, lui, ne le sait pas.
but the cryptanalyst doesn’t know that.
Donc il va faire une analyse des fréquences sur la base des groupes de couleurs.
So he’ll perform frequency analysis based on the color groups.
Voilà. Donc je reporte en haut le tableau des fréquences du français que nous
Here it is. I place at the top the French letter frequency table we know,
connaissons. Avec le pic caractéristique du E au début.
with its characteristic peak for E at the beginning.
Et quand je fais mes analyses de fréquence d'apparition des lettres dans le groupe
And when I analyze the letter occurrence frequencies in the red group,
rouge, dans le groupe vert et dans le groupe bleu clair.
the green group, and the light-blue group,
Eh bien, je tombe sur des fréquences.
well, I obtain frequencies
qui ne ressemble pas aux fréquences du français.
that don’t resemble French frequencies.
Il n'y a pas du tout le pic pour le E,
There’s absolutely no peak for E,
il n'y a pas du tout ensuite les mêmes décroissances,
nor the same subsequent decreasing pattern,
les tableaux ne ressemblent pas.
and the tables don’t look alike.
Eh bien ça c'est l'indicateur que j'ai choisi une mauvaise taille de clé.
Well, this indicates I chose the wrong key length.
Et donc il faut que j'essaye avec une autre taille de clé.
So I must try another key length.
Alors j'essaye le 4, ça marche pas.
I try 4—it doesn’t work.
Voyons ce qui se passe si j'essaye avec le 5, qui est la bonne taille de clé.
Let’s see what happens if I try 5—the correct key length.
Je me place à nouveau du point de vue où je suppose que je ne connais pas la clé.
I place myself again from the perspective where I assume I don’t know the key.
Donc j'appelle alpha, bêta, gamma, delta, epsilon les lettres de ma clé,
So I label the letters of my key alpha, beta, gamma, delta, and epsilon.
et je fais cinq groupes, rouge pour alpha, vert pour bêta, bleu pour gamma,
And I form five letter groups—red for alpha, green for beta, blue for gamma,
jaune pour delta, et orange pour epsilon, de groupes de lettres.
yellow for delta, and orange for epsilon.
Regardez ici, en groupant
Look here: when grouping
les lettres avec une clé de taille 5,
the letters using a key length of 5,
je mets ensemble le premier et le troisième i du chiffré dans le groupe jaune,
I group together the first and third “i” letters in the ciphertext into the yellow group,
c'est- à- dire que je vais calculer les fréquences comme si ces deux i
meaning I’ll calculate frequencies as if these two “i”s
représentaient la même lettre dans le clair.
represented the same letter in the plaintext.
Et nous qui connaissons la solution, on sait que quand je fais ça,
And we—who already know the solution—know that when I do this,
j'ai raison, parce que c'est tous les deux un A dans le clair.
I’m correct, because both are actually the letter “A” in the plaintext.
De la même manière, dans le groupe orange, les deux M,
Similarly, in the orange group, the two “M”s,
je vais supposer qu'ils sont associés à une même lettre dans le clair,
I’ll assume they correspond to the same letter in the plaintext,
et j'ai raison à nouveau, puisque c'est un U dans le message.
and I’m right again, since it’s a “U” in the message.
Donc cette fois- ci, quand je vais faire mon analyse des fréquences,
So this time, when I perform my frequency analysis,
vous voyez, j'ai remis en haut les fréquences nominales du français et j'ai mis
you can see I’ve placed the standard French frequency distribution at the top, and below it the five groups’ frequency distributions,
ensuite les cinq groupes de fréquences.
arranged one after another.
Respectivement alpha, bêta, gamma, delta, epsilon,
Respectively for alpha, beta, gamma, delta, and epsilon,
je tombe sur des tableaux de fréquences qui ont la même allure que le tableau du
the resulting frequency tables strongly resemble the French frequency table:
français. Il y a le pic caractéristique du E,
there’s the characteristic peak for “E”,
ensuite il y a une deuxième fréquence qui est à un peu plus de 9,
then a second frequency just above 9%,
ensuite une fréquence à 8, 5, etc.
then one around 8.5%, etc.
Ça ressemble fort au français.
It strongly resembles French.
Et bien ça, c'est l'indicateur que je suis tombé sur la bonne taille de clé.
And this is the clear indicator that I’ve found the correct key length.
Et une fois que j'ai ça, j'ai gagné, parce que je vais dire que.
And once I have that, I’ve won—because now I can say:
Dans le groupe rouge, le H représente le E, le O représente le A,
In the red group, H stands for E, and O stands for A,
le D représente le I.
D stands for I.
Dans le groupe vert, le X représente le E, le Y le A, etc.
In the green group, X stands for E, Y for A, and so on.
etc. Voilà comment on fait pour casser le chiffre de Vigenère.
etc. This is how we break the Vigenère cipher.
Alors maintenant, je vais passer à une deuxième partie de ma présentation qui est
Now, I’ll move on to the second part of my presentation,
consacrée à la machine Enigma.
which focuses on the Enigma machine.
La machine Enigma, vous la voyez en photo à droite,
The Enigma machine—you can see it in the photo on the right—
c'était une machine qui était utilisée par l'armée nazie pour se transmettre des
was a machine used by the Nazi army
messages de manière sécurisée pendant la deuxième guerre mondiale.
to transmit messages securely during World War II.
Elle fonctionnait de la manière suivante:
It worked as follows:
il y avait un clavier sur lequel l'opérateur tapait lettre par lettre le message
An operator typed the plaintext message letter by letter on a keyboard,
clair, et apparaissaient au fur et à mesure, avec un tableau lumineux,
and the corresponding ciphertext letters appeared one by one on a lighted display panel.
les lettres du message chiffré.
That is, the letters of the ciphertext.
Comment ça marchait, la transformation?
How did this transformation work?
Eh bien, il y avait trois rotors.
Well, it had three rotors.
qui permettait de transformer les lettres.
These rotors performed letter transformations.
Qu'est- ce que c'est qu'un rotor?
What is a rotor?
Un rotor, c'est une roue qui opère une substitution monoalphabétique à la manière du
A rotor is a wheel that performs a monoalphabetic substitution,
chiffre de César.
similar to the Caesar cipher.
Par exemple, ici, vous voyez sur le schéma que le rotor transforme le A en C,
For example, in this diagram, the rotor changes A into C,
le B en D, etc.
B into D, and so on.
Donc si j'appuie sur B et qu'il n'y a qu'un rotor,
So, if I press B with only one rotor in place,
eh bien sur le tableau lumineux apparaîtrait la lettre D.
the letter D would appear on the lighted panel.