(ผมได้ทำการ implement การเข้าและถอดรหัส Rail Fence Cipher นี้ เป็น project ใน codeplex.com แล้วนะครับ ถ้าต้องการดูตัวอย่าง source code ซึ่งตอนนี้คือ version 1.0 beta กรุณาไป download ที่ http://www.codeplex.com/RailFenceCipher)Rail Fence Cipher หรือที่เรียกกันว่า อัลกอรึทึมแบบแนวรั้ว เป็นอัลกอรึทึมแบบ Transposition หรือแบบสลับตำแหน่งอีกแบบหนึ่ง ซึ่งมีแนวคิดมาจากวิธีส่งข้อความลับทางการทหาร ของชาวสปาตัน (Spartans) ในยุคกรีกโบราณ อุปกรณ์ประกอบด้วย ไม้กระบอกเหลี่ยมกับเส้นหนังสัตว์ยาวที่สลักตัวอักษรไว้ วิธีใช้ต้องนำสายหนังมาพันรอบแท่งกระบอกเหลี่ยม แล้วอ่านตามยาวของแท่งกระบอก ก็ถือเป็นการถอดรหัสแล้ว ดังรูป
การใช้งานจริง การเข้ารหัสแบบ Rail Fence Cipher จะมีการกำหนด key ซึ่งใช้เป็นจำนวนแถวของผลลัพธ์ ดังนั้น ต้องนับจำนวนตัวอักษรในข้อความที่เป็น plain text แล้วนำมาหารด้วย key จะได้จำนวน column ของผลลัพธ์ (กรณีมีเศษให้ปักขึ้นอีก 1) ตอนนี้ให้นึกถึงรูปเมตริกซ์ 2 มิติ แล้วนำข้อความ plain text มาเขียนใหม่ในเมตริกซ์จากบนลงล่างทีละ column จนหมด เสร็จนำข้อความในเมตริกซ์จากซ้ายไปขวา ทีละแถว มาเขียนเป็นข้อความเรียงแถวเดียว ก็จะได้ข้อความที่ถูกเข้ารหัสแล้ว
ตัวอย่างโค้ดการเข้ารหัสแบบ Rail Fence Cipher
Function Encrypt(ByVal PlainText As String, ByVal Key As Byte) As String
'หาจำนวน column
Dim ColumnNum As Byte = PlainText.Length \ Key
If (PlainText.Length Mod Key) > 0 Then ColumnNum += 1
Dim CharMatrix(Key - 1, ColumnNum - 1) As Char
Dim CharArray(CharMatrix.Length - 1) As Char
'นำตัวอักษรใน PlainText มาเรียงในเมตริกซ์ (Array 2 มิติ)
'เรียงจากบนลงล่างทีละคอลัมน์
Dim Count As Byte = 0
For CountCol As Byte = 0 To ColumnNum - 1
For CountRow As Byte = 0 To Key - 1
If Count <= PlainText.Length - 1 Then
CharMatrix(CountRow, CountCol) = PlainText(Count)
Count += 1
Else
CharMatrix(CountRow, CountCol) = Nothing
End If
Next CountRow
Next CountCol
'อ่านตัวอักษรในเมตริกซ์ จากซ้ายไปขวา ทีละแถว
'มาเรียงเป็นข้อคาวมแถวเดียว
Count = 0
For CountRow As Byte = 0 To Key - 1
For CountCol As Byte = 0 To ColumnNum - 1
If Not CharMatrix(CountRow, CountCol) = Nothing Then
CharArray(Count) = CharMatrix(CountRow, CountCol)
Count += 1
End If
Next CountCol
Next CountRow
'ส่งค่าตัวอักษรที่เป็น array กลับเป็น string
Return CharArray
End Function
ตัวอย่างโค้ดการถอดรหัสแบบ Rail Fence Cipher
Function Decrypt(ByVal CipherText As String, ByVal Key As Byte) As String
'หาจำนวน column
Dim ColumnNum As Byte = CipherText.Length \ Key
If (CipherText.Length Mod Key) > 0 Then ColumnNum += 1
'หาจำนวน cell ว่าง
Dim EmptyNum As Byte
Dim CharTotal As Byte = CipherText.Length
EmptyNum = IIf(CharTotal Mod Key = 0, 0, Key - (CharTotal Mod Key))
Dim CharMatrix(Key - 1, ColumnNum - 1) As Char
Dim CharArray(CharMatrix.Length - 1) As Char
'นำตัวอักษรใน cipher text มาเรียงในเมตริกซ์ (Array 2 มิติ)
'เรียงจากซ้ายไปขวา ทีละแถว
Dim Count As Byte = 0
For CountRow As Byte = 0 To Key - 1
'แถวที่ไม่มีช่องว่าง
If CountRow <= (Key - 1 - EmptyNum) Then
For CountCol As Byte = 0 To ColumnNum - 1
CharMatrix(CountRow, CountCol) = CipherText(Count)
Count += 1
Next CountCol
Else 'แถวที่มีช่องว่าง
For CountCol As Byte = 0 To ColumnNum - 2 CharMatrix(CountRow, CountCol) = CipherText(Count)
Count += 1
Next CountCol
End If
Next CountRow
'อ่านตัวอักษรในเมตริกซ์ จากบนลงล่างทีละคอลัมน์
'มาเรียงเป็นข้อความแถวเดียว
Count = 0
For CountCol As Byte = 0 To ColumnNum - 1
For CountRow As Byte = 0 To Key - 1
If Not CharMatrix(CountRow, CountCol) = Nothing Then
CharArray(Count) = CharMatrix(CountRow, CountCol)
Count += 1
End If
Next CountRow
Next CountCol
'ส่งค่าตัวอักษรที่เป็น array กลับเป็น string
Return CharArray
End Function
ข้อควรสังเกตในอัลกอรึทึม คือ ช่องว่างที่อยู่ในเมตริกซ์ (Array) ซึ่งเกิดจากจำนวนตัวอักษรไม่พอดีกับจำนวน cell ในเมตริกซ์ อาจจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดหรือเรียงข้อมูลไม่ถูกต้องได้ การถอดรหัสค่อนข้างยุ่งยากกว่าเข้ารหัส เนื่องจากต้องคำนวณหาช่องว่างจากข้อความ cipher text
แหล่งข้อมูล
Rail Fence Cipher - wikipedia
Scytale - wikipedia
Transposition cipher - wikipedia
Rail Fence Cipher - The Black Chamber - โปรแกรม (JavaScript)
The Rail-Fence Cipher - math.temple.edu - โปรแกรม (JavaScript)
The Crypto Tutorial - แบบฝึกหัดมากมาย
ข้อสอบ Mid-Term ของ Mount Holyoke College อเมริกา (CS100 วิชาคอมเบื้องต้น)
