4.1 栅栏密码：把字母排成队列

第 22 / 78 篇 · Crazy Boy

你有没有在操场上玩过一种游戏：老师让全班同学按身高排成一排，然后喊“报数”！同学们依次报出数字。如果老师换一种方式：让同学们排成两排，第一排是1、3、5、7……号，第二排是2、4、6、8……号，然后再按顺序读出来，队伍的“信息”就变了。

栅栏密码（Rail Fence Cipher）玩的正是这个游戏。它不改变任何字母，只是重新排列它们的位置——就像把一队士兵重新整队，队形变了，但士兵还是那些人。

最简单的栅栏：两行之字形

最经典的栅栏密码是两行版本。它的加密方式很简单：

把明文按之字形（上下交替）写在两行“栅栏”上。
然后按行依次读出字母。

举个例子，我们要加密一句话：WE ARE DISCOVERED（我们被发现了）。去掉空格后得到：WEAREDISCOVERED。

现在，我们把它写成两行，像织布一样上下穿梭：

第一行：W . A . E . I . C . V . E .
第二行：. E . R . D . S . O . R . D

（点表示该位置没有字母）

把字母按行收集：

第一行：W A E I C V E
第二行：E R D S O R D

拼接起来：WAEICVE ERDSORD（可以写作 WAEICVEERDSORD）。

这样，原本有规律的字母序列，变成了看似随机的串。

三行、四行……更多栅栏

当然，栅栏的“栏杆”数量可以任意。比如，用三行加密 WEAREDISCOVERED：

第一行：W . . . R . . . I . . . E .
第二行：. E . D . S . C . V . R .
第三行：. . A . . . O . . . D . .

按行读取：

第一行：W R I E
第二行：E D S C V R
第三行：A O D

得到密文：WRIE EDSCVR AOD（合并为 WRIEEDSCVRAOD）。

行数就是栅栏的“深度”，也是这个密码的密钥。

解密：重新搭起栅栏

解密同样需要知道行数。把密文字母按行数依次放回栅栏，再按之字形读出原文。

以两行密文 WAEICVEERDSORD 为例，假设我们知道深度为2。先计算字母总数：14个。两行应大致均分：第一行7个，第二行7个。

把密文前7个字母（W A E I C V E）放到第一行，后7个（E R D S O R D）放到第二行。然后按之字形读取：先取第一行第一个，再第二行第一个，再第一行第二个，再第二行第二个……得到：W E A R E D I S C O V E R D。加上空格：WE ARE DISCOVERED。

栅栏密码的安全吗？

栅栏密码的密钥只有“行数”这一种可能，而行数通常不会超过明文长度。对于短文本，尝试几种行数就能暴力破解。比如上面的密文，你只需试2行、3行、4行……很快就会得到有意义的英文。

此外，栅栏密码虽然保留了所有字母，但破坏了单词的边界和顺序，所以它比凯撒密码略强一点——至少不能直接读出来。但在计算机面前，它仍然脆弱不堪。

历史的踪影

栅栏密码据说在古代曾被用于传递简短军情，因为它简单快速，不需要任何工具。甚至在20世纪的一些间谍小说中，也能见到它的身影。不过，它更多是作为一种智力游戏流传至今——许多报纸的“密码解谜”栏目里，栅栏密码都是常客。

动手试试

用两行栅栏加密：HELLO WORLD（去掉空格）。
用三行栅栏加密：CRYPTOGRAPHY。
破解下面这段密文（深度未知）：HLOOLELWRD。（提示：试试深度2）

如果你会Python，可以写一个简单的加密函数：

def rail_fence_encrypt(text, rails):
    fence = [[] for _ in range(rails)]
    rail = 0
    direction = 1
    for ch in text:
        fence[rail].append(ch)
        rail += direction
        if rail == rails-1 or rail == 0:
            direction = -direction
    result = []
    for r in range(rails):
        result.extend(fence[r])
    return ''.join(result)

print(rail_fence_encrypt("WEAREDISCOVERED", 2))  # 输出: WAEICVEERDSORD

栅栏密码是换位密码中最简单的一种。它让我们看到，仅仅改变顺序，也能藏住信息。但真正的密码学远不止于此——下一节，我们将走进更复杂的矩阵换位，看看如何用表格和密钥把信息彻底“揉”乱。