شفرة سياج السكة الحديدية

تُعدّ شيفرة السياج (وتُسمى أيضاً شيفرة الزجزاج ) نوعاً كلاسيكياً من أنواع شيفرة التبديل . وقد استمدت اسمها من طريقة تنفيذ التشفير، قياساً على سياج مبني من قضبان أفقية.

في شيفرة السياج، يُكتب النص الأصلي بشكل قطري من أعلى إلى أسفل على "قضبان" متتالية لسياج وهمي، ثم ينتقل إلى أعلى عند الوصول إلى القضيب السفلي، ثم إلى أسفل مرة أخرى عند الوصول إلى القضيب العلوي، وهكذا حتى يُكتب النص الأصلي بالكامل. بعد ذلك، يُقرأ النص المشفر على شكل صفوف.

على سبيل المثال، لتشفير الرسالة "WE ARE DISCOVERED. RUN AT ONCE." باستخدام 3 "rails"، اكتب النص على النحو التالي:

W . . . E . . . C . . . R . . . U . . . O . . . .E .R .D .S .O .E .E .R .N .T .N .E . . أ . . . ي . . . ف . . . د . . . أ . . . ج .

(تم حذف المسافات وعلامات الترقيم.) ثم اقرأ النص أفقيًا للحصول على النص المشفر:

WECRUO ERDSOEERNTNE AIVDAC

يترك${\displaystyle N}$ليكن عدد المسارات المستخدمة أثناء التشفير. لاحظ أنه أثناء كتابة النص الأصلي، يتغير تسلسل الموضع الرأسي لكل حرف على المسارات صعودًا وهبوطًا في دورة متكررة. في المثال أعلاه (حيث${\displaystyle N=3}$يتكرر الموضع الرأسي بفترة 4. وبشكل عام، يتكرر التسلسل بفترة 10.${\displaystyle 2(N-1)}$.

يترك${\displaystyle L}$ليكن طول السلسلة المراد فك تشفيرها. لنفترض للحظة أن${\displaystyle L}$هو مضاعف لـ${\displaystyle 2(N-1)}$ودع${\displaystyle K={L \over {2(N-1)}}}$يبدأ المرء بتقسيم النص المشفر إلى سلاسل بحيث يكون طول السلسلة الأولى والأخيرة هو${\displaystyle K}$وطول كل سلسلة وسيطة هو${\displaystyle 2K}$. بالنسبة للمثال أعلاه مع${\displaystyle L=24}$لدينا${\displaystyle K=6}$لذلك قمنا بتقسيم النص المشفر على النحو التالي:

WECRUO ERDSOEERNTNE AIVDAC

اكتب كل سلسلة نصية على سطر منفصل مع ترك مسافات بعد كل حرف في السطر الأول والأخير:

ويكرو إردسويرنتني AIVDAC

ثم يمكن للمرء أن يقرأ النص العادي من أسفل العمود الأول، ثم بشكل قطري لأعلى، ثم لأسفل العمود التالي، وهكذا.

لو${\displaystyle L}$ليس من مضاعفات${\displaystyle 2(N-1)}$إن تحديد كيفية تقسيم النص المشفر أكثر تعقيدًا بقليل مما هو موضح أعلاه، لكن النهج الأساسي يبقى نفسه. بدلاً من ذلك، ولتبسيط عملية فك التشفير، يمكن إضافة أحرف إضافية إلى النص الأصلي لجعل طوله من مضاعفات${\displaystyle 2(N-1)}$.

إذا لم يتم إضافة حشو إلى النص المشفر، ولكنك إما تعرف أو ترغب في تجربة القوة الغاشمة لمعرفة عدد المسارات المستخدمة، فيمكنك فك تشفيره باستخدام الخطوات التالية.

كما سبق، دع${\displaystyle L}$ليكن طول السلسلة المراد فك تشفيرها، وليكن${\displaystyle N}$لنفترض أن عدد المسارات المستخدمة أثناء التشفير هو . سنضيف متغيرين،${\displaystyle x}$و${\displaystyle y}$، أين${\displaystyle x+1}$= عدد الأقطار في سياج السكة الحديدية بعد فك تشفيره، و${\displaystyle y}$= عدد الفراغات في القطر الأخير.

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

ثم حل المعادلة التالية${\displaystyle x}$و${\displaystyle y}$جبريًا، حيث تكون كلتا القيمتين أصغر عدد ممكن. ويتم ذلك بسهولة عن طريق الزيادة.${\displaystyle x}$قم بزيادة المقام بمقدار 1 حتى يصبح أكبر من${\displaystyle L}$ثم ببساطة حل المعادلة لـ${\displaystyle y}$. لنأخذ مثال التشفير، المعدل لاستخدام 6 مسارات بدلاً من 3.

ولاية فرجينيا الغربية .E.......OE......TN ..A.....A...R.....A...C ...R...S.....E...N.....E ....EI......DU...... .....دكتور........

النص المشفر الناتج هو:

WVO EOETN ACRAC RSENE EIDU DR

نحن نعلم ذلك${\displaystyle L=24}$وإذا استخدمنا${\displaystyle N=6}$يمكننا حل المعادلة أعلاه.

$${\displaystyle {\begin{aligned}1&={\frac {24+y}{6+5x}}&={\frac {18+y}{5x}}\\6+5x>24&\implies x>{\frac {18}{5}}&\implies x=4\\y&=5x-18&=2\end{aligned}}}$$

لدينا الآن${\displaystyle N=6}$،${\displaystyle x=4}$، و${\displaystyle y=2}$أو، 6 قضبان، و5 خطوط قطرية (4+1)، ومساحتان فارغتان في النهاية . من خلال حجب المساحات الفارغة في نهاية الخط القطري الأخير، يمكننا ببساطة ملء سياج القضبان سطرًا بسطر باستخدام النص المشفر.

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

WVO EOETN ACRAC _ _ _ _ _ _ _ _ _ X _ _ X

مفتاح الشفرة هو${\displaystyle N}$عدد القضبان. إذا${\displaystyle N}$إذا عُرفت قيمة ، فيمكن فك تشفير النص المشفر باستخدام الخوارزمية المذكورة أعلاه. قيم${\displaystyle N}$يساوي أو أكبر من${\displaystyle L}$لا يمكن استخدام المفاتيح التي يزيد طولها عن طول النص المشفر، لأن النص المشفر يصبح حينها مطابقًا للنص الأصلي. لذلك، يكون عدد المفاتيح القابلة للاستخدام منخفضًا، مما يسمح بهجوم القوة الغاشمة الذي يجرب جميع المفاتيح الممكنة. ونتيجة لذلك، يُعتبر تشفير السكة الحديدية ضعيفًا.

قد يشير مصطلح "شفرة الزجزاج" إلى شفرة سياج السكة الحديدية الموصوفة أعلاه. ومع ذلك، قد يشير أيضًا إلى نوع مختلف من الشفرات وصفه فليتشر برات في كتابه "سري وعاجل" . تُكتب هذه الشفرة "بتسطير ورقة في أعمدة رأسية، مع وضع حرف في رأس كل عمود. تُرسم نقطة لكل حرف من الرسالة في العمود المناسب، وتُقرأ من أعلى الورقة إلى أسفلها. ثم تُقطع الأحرف الموجودة في رؤوس الأعمدة، ويُمحى التسطير، وتُرسل رسالة النقاط إلى المُستلم، الذي، بمعرفته عرض الأعمدة وترتيب الأحرف في الأعلى، يُعيد تكوين الرسم البياني ويقرأ ما فيه." ^{[ 1 ]}

• سكيتال

• هيلين فوشيه غينز ، تحليل الشفرات: دراسة للشفرات وحلولها ، دوفر، 1956، رقم ISBN 0-486-20097-3

• الجمعية الأمريكية للتشفير
• صفحة الغرفة السوداء لتشفير وفك تشفير شيفرة سياج السكة الحديد