復号
📚 レールフェンス暗号について学ぼう
🔒 レールフェンス暗号とは？
レールフェンス暗号（Rail Fence Cipher）は、転置式暗号の一種で、文字をレール（鉄道のレール）状に並べて並び順を変えることで暗号化する古典暗号です。
💡 基本的な仕組み
- 平文の文字を複数のレール（行）に配置
- 各レールから順番に文字を読み取り
- 読み取った順序で文字を並べて暗号文を作成
🚂 歴史と背景
レールフェンス暗号は古代から使われている転置式暗号の一つで、その名前は文字の配置パターンが鉄道のレールに似ていることに由来します。
- 古典暗号：コンピュータ以前の時代から使用
- 手計算可能：紙とペンがあれば実行できる
- 教育用途：暗号学の基礎概念を学ぶのに適している
- 現代での位置付け：実用性は低いが、暗号学習の入門として重要
⚙️ 暗号化方式の詳細
🔹 方式1（順次配置）
文字を順番に各レールに配置していく方式です。縦列転置暗号と同じ構造を持ちます。
例： "HELLO" を3レールで暗号化
Rail 1:
H
-
-
L
-
Rail 2:
-
E
-
-
O
Rail 3:
-
-
L
-
-
結果： "HL" + "EO" + "L" = "HLEOL"
🔹 方式2（ジグザグ配置）
文字を上下に蛇行させながら配置する方式です。より複雑な配置パターンを作ります。
例： "HELLO" を3レールで暗号化
Rail 1:
H
-
-
-
O
Rail 2:
-
E
-
L
-
Rail 3:
-
-
L
-
-
結果： "HO" + "EL" + "L" = "HOELL"
🛡️ セキュリティの特徴
📈 暗号化の強度
- レール数の影響：レール数が多いほど複雑になる
- 文字長の影響：長い文章ほど解読が困難
- 方式の選択：ジグザグ方式の方がやや複雑
⚠️ セキュリティの弱点
- 頻度分析に弱い：文字の出現頻度は変わらない
- 鍵空間が狭い：レール数と方式のみが鍵
- 総当たり攻撃：現代では容易に解読可能
- パターン推測：短い文章では配置が推測しやすい
🔍 解読方法と対策
👨💻 攻撃者の手法
- 総当たり攻撃：全てのレール数・方式を試行
- 頻度分析：言語の特性を利用した解読
- 辞書攻撃：既知の単語パターンとの照合
- 文脈推測：部分的に解読した内容から推測
🛠️ 防御の改善方法
- 他の暗号との組み合わせ：置換暗号と併用
- ダミー文字や冗字の挿入：解読を困難にする
- 複数回の適用：異なる設定で重ねて暗号化
- 可変レール数：位置によってレール数を変える
🎯 学習のポイント
📝 理解を深めるために
- 手作業で試す：短い文章で実際に暗号化してみる
- 方式の比較：同じ文章を異なる方式で暗号化
- レール数の実験：レール数による変化を観察
- 解読練習：暗号文から平文を復元してみる
- 脆弱性の体感：実験室タブで総当たり攻撃を試す
💡 このツールの活用法
- 暗号化タブ：リアルタイムで暗号化過程を観察
- 復号タブ：復号の仕組みを理解
- 実験室タブ：総当たり攻撃や統計分析を体験
- アニメーション：文字配置の過程を視覚的に学習
🌍 現代暗号学への発展
レールフェンス暗号は現代では実用的ではありませんが、暗号学の基礎概念を理解する上で重要な位置を占めています。
🔗 関連する現代技術
実験室
レールフェンス暗号の様々な実験を行うことができます。
🔬 総当たり解読実験
暗号文に対して様々なレール数・方式で復号を試行し、可能性のある平文を表示します。
📊 スコアリング方式について
- 母音比率: 自然な言語の母音比率（20-60%）に近いほど高得点
- 連続文字: 同じ文字の連続が少ないほど高得点
- 単語パターン: 一般的な英単語や日本語パターンを含むほど高得点
- 空白・記号: 適度な空白や記号があるほど高得点
※ スコアは参考値です。実際の解読では文脈も重要な判断材料となります。
📊 統計実験
異なる設定での暗号化パターンを比較分析します。
🔍 この実験で分かること
- 最適な鍵の選択: 入力した平文に対して、どのレール数・方式が最も効果的に元の文字順序を隠蔽するかを比較
- 文字の移動距離: 各設定で文字がどれだけ元の位置から移動するかを数値化（大きいほど安全）
- エントロピー変化: 暗号化により文字分布がどれだけランダムになるかを測定
- セキュリティレベル: 文字長や内容に応じた最適な暗号化強度の判定
💡 実用例: 短いメッセージには高いレール数、長いメッセージには方式2（交互）が効果的な場合が多いです。