Железнодорожный шифр

Железнодорожный шифр (также называемый зигзагообразным шифром ) представляет собой классический тип шифра транспозиции . Он получает свое название от того, как выполняется шифрование, по аналогии с забором, построенным с горизонтальными рельсами.

Шифрование

В шифровании железнодорожного ограждения явный текст записывается вниз по диагонали на последовательных «рельсах» воображаемого забора, а затем движется вверх, когда нижний рельс достигнут, снова вниз, когда верхний рельс достигнут, и так далее, пока весь открытый текст не будет написан вне. Зашифрованный текст затем считывается в рядах.

Например, чтобы зашифровать сообщение «Мы обнаружили. Беги одновременно. с 3 "рельсами", напишите текст как:

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 пунктуация пропущены.) Затем прочитайте текст горизонтально, чтобы получить шифр.

WECRUO ERDSOEERNTNE AIVDAC

Дешифрование

Позволять $N$ быть количеством рельсов, используемых во время шифрования. Обратите внимание, что при написании открытого текста последовательность вертикальной позиции каждой буквы на рельсах изменяется вверх и вниз в повторяющемся цикле. В приведенном выше примере (где $N=3$ ) вертикальная позиция повторяется с периодом 4. В целом повторяется последовательность с периодом $2(N-1)$ .

Позволять $L$ быть длиной струны, которая должна быть расшифрована. Предположим на мгновение, что $L$ кратно $2(N-1)$ и пусть $K={L \over {2(N-1)}}$ Полем Начинается с разделения зашифрованного текста на строки, так что длина первой и последней строки $K$ и длина каждой промежуточной строки $2K$ Полем Для приведенного выше примера с $L=24$ , у нас есть $K=6$ , поэтому мы разделили зашифрованный текст следующим образом:

WECRUO ERDSOEERNTNE AIVDAC

Напишите каждую строку 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 вниз по первому столбцу, по диагонали вверх, вниз по следующему столбцу и так далее.

Если $L$ не множество $2(N-1)$ Определение того, как разделить зашифрованный текст, немного сложнее, чем описано выше, но базовый подход одинаков. В качестве альтернативы, для простоты в расшифровке можно подумать об открытом виде дополнительными буквами, чтобы сделать его длиной кратным $2(N-1)$ .

Если зашифрованный текст не был дополнен, но вы либо знаете, либо готовы привлечь внимание используемых рельсов, вы можете расшифровать его, используя следующие шаги.

Как указано выше, пусть $L$ быть длиной струны, которая должна быть расшифрована и пусть $N$ быть количеством рельсов, используемых во время шифрования. Мы добавим две переменные, $x$ и $y$ , где $x+1$ = количество диагоналей в расшифрованном железнодорожном ограждении и $y$ = количество пустых пространств в последней диагонали.

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

Далее решить для $x$ и $y$ алгебраически, где оба значения являются наименьшим количеством возможного числа. Это легко сделать путем увеличения $x$ на 1, пока знаменатель не станет больше, чем $L$ , а затем просто решать для $y$ Полем Рассмотрим пример шифра, измененный 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........

Полученный текст шифра:

WVO EOETN ACRAC RSENE EIDU DR

Мы это знаем $L=24$ , 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.

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

$1={\frac {18+2}{20}}$ Решить для $y$

Теперь у нас есть $N=6$ , $x=4$ , и $y=2$ Полем Или 6 рельсов, 5 диагоналей (4+1) и 2 пустых пространства в конце . Заблокируя пустые пространства в конце последней диагонали, мы можем просто заполнить линию ограждения по линии, используя зашифрованный текст.

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

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

Криптанализ

Ключ шифра $N$ , количество рельсов. Если $N$ известно, что шифровый текст может быть расшифрован с использованием приведенного выше алгоритма. Ценности $N$ равен или больше, чем $L$ Длина зашифрованного текста не подлежит использованию, так как тогда зашифрованный текст такой же, как и открытый текст. Поэтому количество полезных ключей низкое, что позволяет атаковать грубую силу пробовать все возможные ключи. В результате шифр железнодорожного фонда считается слабым. ^{[ Цитация необходима ]}

Зигзаговый шифр

Термин зигзаговый шифр может относиться к шифру с ограждением, как описано выше. Тем не менее, это также может относиться к другому типу шифра, описанного Fletcher Pratt, в секрете и срочно . Это «написано путем управления листом бумаги в вертикальных столбцах, с буквой в голове каждого столбца. Для каждой буквы сообщения в соответствующем столбце создается точка. На главе столбцов затем отрезано, решение стерто и послание точек, отправленных с собой получателя, которые, зная ширину столбцов и расположение букв вверху, восстанавливает диаграмму и читает, что он говорит ". ^{[ 1 ]}

Смотрите также

Ссылки

^ Пратт, Флетчер (1939). Секрет и срочный: история кодов и шифров . Aegean Park Press . С. 143–144. ISBN 0-89412-261-4 .

Хелен Фауш Гейнс , Cryptanalysis, изучение шифров и их решения , Dover, 1956, ISBN 0-486-20097-3

Внешние ссылки

[1] Пратт, Флетчер (1939). Секрет и срочный: история кодов и шифров . Aegean Park Press . С. 143–144. ISBN 0-89412-261-4 .

[ 1 ]