Шифр рельсового забора

Шифр рельсового забора (также называемый зигзагообразным шифром ) — классический тип транспозиционного шифра . Свое название он получил от способа шифрования, по аналогии с забором, построенным из горизонтальных перил.

Шифрование

В шифре рельсового ограждения открытый текст записывается вниз по диагонали на последовательных «рельсах» воображаемого забора, затем перемещается вверх, когда достигается нижний рельс, снова вниз, когда достигается верхний рельс, и так далее, пока не будет записан весь открытый текст. вне. Затем зашифрованный текст считывается по строкам.

Например, чтобы зашифровать сообщение «МЫ ОБНАРУЖЕНЫ. БЕГИТЕ НЕМЕДЛЕННО. с 3-мя «рельсами», напишите текст так:

W . . . E . . . C . . . R . . . U . . . O . . . 
. E . R . D . S . O . E . E . R . N . T . N . E 
. . A . . . I . . . V . . . D . . . A . . . C .

(Обратите внимание, что пробелы и знаки препинания опущены.) Затем прочитайте текст по горизонтали, чтобы получить зашифрованный текст:

WECRUO ERDSOEERNTNE AIVDAC

Расшифровка

Позволять $N$ быть числом рельсов, используемых во время шифрования. Обратите внимание, что по мере написания открытого текста последовательность вертикального положения каждой буквы на рельсах меняется вверх и вниз в повторяющемся цикле. В приведенном выше примере (где $N=3$ ) вертикальное положение повторяется с периодом 4. Обычно последовательность повторяется с периодом 4. $2(N-1)$ .

Позволять $L$ длина строки, подлежащей расшифровке. Предположим на мгновение, что $L$ кратно $2(N-1)$ и пусть $K={L \over {2(N-1)}}$ . Начинается с разделения зашифрованного текста на строки так, чтобы длина первой и последней строк была равна $K$ а длина каждой промежуточной строки равна $2K$ . Для приведенного выше примера с $L=24$ , у нас есть $K=6$ , поэтому мы разделяем зашифрованный текст следующим образом:

WECRUO ERDSOEERNTNE AIVDAC

Каждую строку записывайте на отдельной строке с пробелами после каждой буквы в первой и последней строке:

W   E   C   R   U   O
 E R D S O E E R N T N E
  A   I   V   D   A   C

Затем можно прочитать открытый текст по первому столбцу, по диагонали вверх, вниз по следующему столбцу и так далее.

Если $L$ не кратно $2(N-1)$ , определение того, как разделить зашифрованный текст, немного сложнее, чем описано выше, но основной подход тот же. В качестве альтернативы, для простоты расшифровки, можно дополнить открытый текст дополнительными буквами, чтобы сделать его длину кратной $2(N-1)$ .

Если зашифрованный текст не был дополнен, но вы либо знаете, либо готовы перебрать количество используемых рельсов, вы можете расшифровать его, выполнив следующие шаги.

Как и выше, пусть $L$ — длина строки, подлежащей расшифровке, и пусть $N$ быть числом рельсов, используемых во время шифрования. Мы добавим две переменные, $x$ и $y$ , где $x+1$ = количество диагоналей в расшифрованном рельсовом ограждении, и $y$ = количество пустых мест в последней диагонали.

$1={\frac {L+y}{N+((N-1)*x)}}$

Следующее решение для $x$ и $y$ алгебраически, где оба значения представляют собой наименьшее возможное число. Это легко сделать, увеличив $x$ на 1, пока знаменатель не станет больше $L$ , а затем просто решаем $y$ . Рассмотрим пример шифра, модифицированного для использования 6 рельсов вместо 3.

W.........V.........O
.E.......O.E.......T.N
..A.....C...R.....A...C
...R...S.....E...N.....E
....E.I.......D.U.......
.....D.........R........

Результирующий зашифрованный текст:

WVO EOETN ACRAC RSENE EIDU DR

Мы знаем, что $L=24$ , и если мы используем $N=6$ мы можем решить уравнение выше.

$1={\frac {24+y}{6+(5*x)}}$

$1={\frac {18+y}{5*x}}$ Упростите дробь.

$1={\frac {18+y}{5*4}}$ Решите для $x$

$1={\frac {18+2}{20}}$ Решите для $y$

Теперь у нас есть $N=6$ , $x=4$ , и $y=2$ . Или 6 рельсов, 5 диагоналей (4+1) и 2 пустых места в конце . Заблокировав пустые места в конце последней диагонали, мы можем просто заполнить железнодорожное ограждение построчно, используя зашифрованный текст.

_         _         _
 _       _ _       _ _
  _     _   _     _   _
   _   _     _   _     _
    _ _       _ _       X
     _         _         X

W         V         O
 E       O E       T N
  A     C   R     A   C
   _   _     _   _     _
    _ _       _ _       X
     _         _         X

Криптоанализ

Ключ шифра $N$ , количество рельсов. Если $N$ известен, то зашифрованный текст можно расшифровать с помощью описанного выше алгоритма. Ценности $N$ равен или больше, чем $L$ , длина зашифрованного текста, непригодны для использования, поскольку тогда зашифрованный текст совпадает с открытым текстом. Поэтому количество используемых ключей невелико, что позволяет провести атаку методом перебора всех возможных ключей. В результате шифр рельсового ограждения считается слабым. ^{[ нужна ссылка ]}

Зигзагообразный шифр

Термин «зигзагообразный шифр» может относиться к шифру рельсового ограждения, как описано выше. Однако это также может относиться к другому типу шифра, описанному Флетчером Праттом в книге «Секретно и срочно» . Оно «написано путем разметки листа бумаги по вертикальным столбцам с буквой в начале каждого столбца. Для каждой буквы сообщения в соответствующем столбце ставится точка, читающаяся сверху вниз на листе. затем верхние столбцы обрезаются, линейка стирается, а сообщение о точках отправляется получателю, который, зная ширину столбцов и расположение букв вверху, восстанавливает диаграмму и читает то, что на ней написано. должен сказать». ^[1]

См. также

Ссылки

^ Пратт, Флетчер (1939). Секретно и срочно: История кодов и шифров . Эгейский парк Пресс . стр. 143–144. ISBN 0-89412-261-4 .

Хелен Фуше Гейнс , Криптоанализ, исследование шифров и их решения , Дувр, 1956 г., ISBN 0-486-20097-3

Внешние ссылки

[1] Пратт, Флетчер (1939). Секретно и срочно: История кодов и шифров . Эгейский парк Пресс . стр. 143–144. ISBN 0-89412-261-4 .

[1]