شيفرة التبديل العمودي
اكتب كلمة مفتاح ورسالة، فتكتب الأداة الرسالة في صفوف تحت المفتاح، وتُرقّم الأعمدة بالترتيب الأبجدي، ثم تقرؤها عموديًا — مع رسم كل شبكة. ويعيد فك الشفرة بناء الشبكة من الطول وحده، سواء أكانت محشوة أم لا، ويعطيك مفتاح ثانٍ التبديل المزدوج.
حرف واحد لكل عمود، تُقرأ الأعمدة بالترتيب الأبجدي للمفتاح؛ والحرف المكرر يُرقّم من اليسار إلى اليمين. الأرقام تعمل أيضًا (3142).
فكّ التشفير بالخيارات نفسها التي استخدمتها في التشفير — فكل حرف تُبقيه هنا جزء من الشبكة.
الشبكات
الشبكة 1: اكتب الرسالة في صفوف تحت ZEBRAS
| Z | E | B | R | A | S |
|---|---|---|---|---|---|
| الترتيب 6 | الترتيب 3 | الترتيب 2 | الترتيب 4 | الترتيب 1 | الترتيب 5 |
| W | E | A | R | E | D |
| I | S | C | O | V | E |
| R | E | D | F | L | E |
| E | A | T | O | N | C |
| E |
اقرأ الأعمدة بترتيبها: EVLN · ACDT · ESEA · ROFO · DEEC · WIREE
كيفية استخدام شيفرة التبديل العمودي
- 1. اختر الوضع ومفتاحًا. يتصدّر كل حرف من المفتاح عمودًا. تُرقّم الأعمدة بالترتيب الأبجدي لحروفها، وتُرقّم الحروف المكررة من اليسار إلى اليمين؛ والأرقام تعمل أيضًا.
- 2. قرّر كيف ينتهي الصف الأخير. اتركه قصيرًا — أعمدة غير منتظمة — أو املأه بـ X ليصبح لكل عمود الطول نفسه. يجب أن يتفق المرسل والمستقبل على القرار نفسه.
- 3. اختر ما يتحرك. افتراضيًا تتحرك الحروف فقط، بالأحرف الكبيرة، وهذه هي الطريقة الكلاسيكية. ضع علامة على المسافات أو علامات الترقيم أو الأحرف الصغيرة لتحريكها أيضًا، وفكّ الشفرة بالإعدادات نفسها.
- 4. أضف مفتاحًا ثانيًا للتبديل المزدوج، ثم انسخ النتيجة — بمجموعات من خمسة أحرف إن شئت. ويعرض الإجراء كل شبكة مع أرقام أعمدتها.
كيف يعمل التبديل العمودي
شيفرة التبديل تحتفظ بكل حرف وتغيّر ترتيبه فقط. في التبديل العمودي تكتب الرسالة في صفوف بعرض المفتاح، ثم تقرؤها عموديًا — لا من اليسار إلى اليمين، بل بترتيب الحروف الأبجدي للمفتاح.
في ZEBRAS ترتيب الحروف الأبجدي هو A وB وE وR وS وZ، فتُقرأ الأعمدة الستة بالترتيب 6 3 2 4 1 5: عمود A أولًا. والرسالة We are discovered. Flee at once. — 25 حرفًا — تملأ أربعة صفوف كاملة وحرفًا واحدًا من صف خامس:
الشبكة للمفتاح ZEBRAS
Z E B R A S 6 3 2 4 1 5 ----------- W E A R E D I S C O V E R E D F L E E A T O N C E
قراءة الأعمدة بترتيب أرقامها تعطي EVLN وACDT وESEA وROFO وDEEC وWIREE، فتُرسل بوصفها EVLNA CDTES EAROF ODEEC WIREE — وهي عينة الأداة. أما ملء الصف الأخير بـ X فيعطي EVLNX ACDTX ESEAX ROFOX DEECX WIREE، فيها خمسة حشوات يجب على المستقبل حذفها بعد فك الشفرة.
فك الشفرة: إعادة بناء الشبكة
يعرف المستقبل الطول (25) والمفتاح (6 أعمدة). وبما أن 25 = 4 × 6 + 1، فهناك أربعة صفوف كاملة وحرف زائد، فيحتوي العمود الأول من اليسار على خمسة حروف والباقي على أربعة. وبملء الأعمدة بترتيب أرقامها — EVLN تحت A، وACDT تحت B، وهكذا، مع WIREE تحت Z — وقراءة الصفوف عبر الشبكة تُستعاد الرسالة. ومع الحشو تصبح كل الأعمدة بالطول نفسه، فتصبح الحسابات أبسط.
التبديل المزدوج
تمرير الناتج عبر شبكة ثانية يخلط الشفرة بدرجة أكبر بكثير. بكتابة EVLNACDTESEAROFODEECWIREE تحت STRIPE (ترتيب الأعمدة 5 6 4 2 3 1) وقراءتها، نحصل على CAEEN SOIAE DRLEF WEDRE EVTOC. ويفكّ الفك أولًا الشبكة الثانية ثم الأولى. وعند تفعيل الحشو، تحشو هذه الأداة الشبكة الأولى فقط، لذا تُفك الشبكة الثانية دائمًا من الطول وحده.
التاريخ
التبديل فكرة قديمة — فقد لفّ السكيتالي الإسباري شريطًا من مادة الكتابة حول عصا — وكتاب John Falconer Cryptomenysis Patefacta (1685) يقدّم أحد أوائل الشروح الإنجليزية للتبديل العمودي بمفتاح، مع الحشوات التي تملأ الصف الأخير. وفي الحرب العالمية الأولى استخدم الجيش الألماني تبديلًا عموديًا مزدوجًا أطلق عليه الفرنسيون اسم Übchi؛ قرأوه بانتظام حتى نُشر نجاحهم في صحيفة Le Matin، فاستبدله الألمان في 18 نوفمبر 1914. وفي الحرب العالمية الثانية كان التبديل المزدوج شيفرة ميدانية لـ Special Operations Executive البريطانية وOSS الأمريكية ولشبكات المقاومة الهولندية والفرنسية Maquis، وشيفرة طوارئ لجيشي البر والبحر الألمانيين.
ما مدى أمان التبديل العمودي؟
التبديل المفرد ضعيف. ترددات حروفه هي نفسها ترددات الإنجليزية العادية، وهذا يخبر المحلل فورًا أن الحروف حُرّكت لا استُبدلت. ويستطيع المحلل تخمين عدد الأعمدة، وتقطيع نص الشفرة إلى أعمدة وتزحيفها فوق بعضها حتى تظهر الكلمات — وهذا ما يُسمى التحليل بالتقليب. والأعمدة غير المنتظمة تجعل ذلك أصعب من الأعمدة المحشوة. وقد وُثق التبديل المزدوج في الميدان حتى الخمسينيات، لكن رسالتين بالطول نفسه تحت المفتاحين نفسيهما يمكن تحليلهما معًا بالتقليب، وفي عام 2013 حلّ George Lasry بالحاسوب تحديًا للتبديل المزدوج كان مؤلفه يعتبره غير قابل للفك. استخدم هذه الشيفرة لتتعلم كيف يعمل التبديل، لا لحفظ الأسرار.
الأسئلة الشائعة
- ما شيفرة التبديل العمودي؟
- شيفرة تكتب الرسالة في صفوف تحت كلمة مفتاح، ثم تقرؤها عموديًا بترتيب الحروف الأبجدي لكلمة المفتاح. تبقى كل حروف الرسالة في نص الشفرة؛ ما يتغير هو الترتيب فقط. ويعيد المستقبل، الذي يعرف كلمة المفتاح، بناء الشبكة ويقرأ الصفوف.
- كيف يُحسب ترتيب الأعمدة من كلمة المفتاح؟
- رقّم حروف كلمة المفتاح بالترتيب الأبجدي. فكلمة ZEBRAS تعطي 6 3 2 4 1 5، لأن A تأتي أولًا وZ أخيرًا. وإذا تكرر حرف، تُرقّم النسخ من اليسار إلى اليمين، فكلمة LETTER تعطي 3 1 5 6 2 4. ومفتاح من الأرقام، مثل 3142، يُقرأ بالترتيب العددي.
- هل أحشو الصف الأخير بـ X؟
- كلاهما يصلح إذا اتفق الطرفان. الحشو يجعل كل الأعمدة بالطول نفسه، وهذا أسهل يدويًا، لكن الحشوات يجب حذفها بعد فك الشفرة، وهي تكشف للمحلل شكل الشبكة. أما ترك الصف الأخير قصيرًا — أعمدة غير منتظمة — فلا يعطي حشوات، وهو أصعب في الهجوم.
- كيف تُفكّ شيفرة التبديل العمودي دون المفتاح؟
- خمّن عدد الأعمدة — مع الحشو يقسم طول الرسالة — واكتب نص الشفرة في أعمدة بهذا الطول، ثم أعد ترتيب الأعمدة حتى تقرأ الصفوف كلمات. وأزواج الحروف الشائعة مثل TH وHE وIN تكشف أي الأعمدة يجاور أيها. والتبديل المزدوج يُفشل هذا يدويًا، وإن كانت الحواسيب ما زالت قادرة على حله.
- ما التبديل المزدوج؟
- تطبيق التبديل العمودي مرتين، عادةً بكلمتي مفتاح مختلفتين. ويصبح ناتج الشبكة الأولى مدخلًا للشبكة الثانية. وهو أقوى بكثير من التبديل المفرد — فقد اعتمدت عليه شبكات المقاومة في الحرب العالمية الثانية وعملاء SOE وOSS — لكنه غير آمن أمام هجمات الحواسيب الحديثة.
- ما الفرق بين التبديل والاستبدال؟
- شيفرة الاستبدال تستبدل كل حرف بحرف آخر وتُبقي الترتيب؛ أما التبديل فيُبقي الحروف ويغيّر الترتيب. لذلك لا يغيّر التبديل ترددات حروف النص الأصلي. وتاريخيًا كان الاثنان يُجمعان غالبًا، كما في شيفرة ADFGVX في الحرب العالمية الأولى.