I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   201 9 ,   p p .   5 4 0 0 ~5 4 1 1   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v9 i 6 . p p 5 4 0 0 - 5411          5400       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   M o difying   p la y fair  c ipher  alg o rith m   using  KAJ   s pir a l  m e thod  to fit  any  lang ua g e re g a rdless  of  th e nu m ber  of c ha ra cter s       I bra hi m   A bd e  Al - j a lil  Sh o li 1 ,   M o ha m a d A.   M o ha m ed 2   1 De p a rt m e n t  o f   M a n a g e m e n t  In f o rm a ti o n   S y ste m ,   A L - I stiq lal  Un iv e rsit y ,   P a les ti n e   2 F a c u lt y   o f   In f o r m a ti c s a n d   Co m p u ti n g ,   Un iv e rsiti   S u lt a n   Zain a l  A b id i n ,   T e re n g g a n u ,   M a lay sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   26 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   A p r   2 5 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   J u n   1 0 ,   2 0 1 9       In   th is  p a p e r  w e   p ro p o se d   KA J  S p iral  m e th o d   f o r  su p p o r ti n g   P lay F a ir  c ip h e r   a lg o rit h m   to   u se   lan g u a g e s  o th e r  th a n   En g li s h   a n d   u ti li z e   b l o c k   w it h   m o re   th a n   tw o   c h a ra c ters   a t  o n c e .   Orig in a l  m e th o d   d o e s  n o t  su p p o r t  b lo c k   o f  c h a ra c ters   a n d   o th e r  lan g u a g e s.  T h e   m e th o d   u se s a   sp iral  sh a p e   w it h   tw o   a x e s   (X ,   Y)  a n d   th e   letters   a re   sp re a d   o n   th e   a x is  w it h in   c ircle s  d e p e n d in g   o n   th e   lan g u a g e .   W e   u se   F ried m a n   m e th o d   a n a ly sis  (in d e x   o f   c o in c i d e n c e )  a s  a   to o l   to   tes t  a n d   p r o v e   th e   e f f i c ien c y   o f   K A J  S p iral  m e th o d ,   a n d   w e   f o u n d   th a t   it   is  a t  lea st  e q u a ll y   se c u re   to   th e   o rig in a l  P lay F a ir  c ip h e r .   T h e   a ims   o f   th is  is  m a k in g   c r y p to g ra p h y   ju st  li k e   m a th e m a ti c s  a   u n iv e rsa l  lan g u a g e   su c h   th a t  p e o p le  w it h   d if fe re n t  lan g u a g e s  c a n   u se   th is  a lg o rit h m   fo r  se c u re   c o m m u n ica ti o n ,   a n d   a t  t h e   sa m e   ti m e   m a k e   th e   a lg o rit h m   stro n g e r  a n d   e a sy   to   u se ,   w it h   t h e   a b il i ty   to   f it   a n y   l a n g u a g e .   K ey w o r d s :   C h ar ac ter s   i n   t h e  lan g u ag e    I n d ex   o f   c o in cid ec e    KA J   s p ir al  a lg o r it h m   P lay f air   c ip h er   a l g o r ith m     P o ly alp h ab etic   Co p y rig h t  ©   2 0 1 9   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A ut ho r :   I b r ah i m   A b d e  A l - j alil  S h o li,    Dep ar t m en t o f   Ma n a g e m en t I n f o r m atio n   S y s te m ,   Al - I s t iq lal  Un i v er s i t y ,   C r o s s   His h a m   P alac e,   J er ich o ,   P O  B o x   1 0 ,   P alestin e.   E m ail: I b r ah i m . s h o li@ g m ail. c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   I n f o r m a tio n   is   co n s id er ed   as  th e  m o s t  v alu ab le  s o u r ce   in   th e  o r g an izatio n ,   an d   th i s   v al u a b le  s o u r ce   s h o u ld   b e  p r o tecte d   as  an y   o th er   s o u r ce s   s u c h   as  m o n e y ,   tr ad e  s ec r et  an d   m il itar y   as s ets.  P eo p le  h av e  b ec o m e   r elian t  o n   g r o w i n g   tec h n o lo g y   to   ac ce s s   i n f o r m atio n ,   d o in g   b u s in e s s ,   an d   p er f o r m i n g   s o cial  ac ti v it y ,   w h ic h   d is tin g u is h   th e   k n o w le d g e  s o ciet y   [ 1 ,   2 ] .     T h er e  ar e  m a n y   tec h n iq u es   a n d   m e th o d s   u s ed   to   p r o tect   th e  in f o r m at io n   f r o m   a n y   u n au t h o r ized   ac ce s s   s u c h   as  f ir e w all s ,   ac ce s s   co n tr o l,  b io m e tr ics,  an ti v ir u s ,   an tis p y w ar e,   an d   en cr y p tio n .   C r y p to g r ap h y   is   u s ed   to   en f o r ce   n et w o r k   s ec u r it y   an d   it s   th e  d esig n   o f   ce r tain   tech n iq u es   f o r   e n s u r in g   t h e  s e cr ec y   an d   a u t h en t icit y   o f   in f o r m atio n   [ 3 ] .   T h e  s tr o n g est   an d   th e  m o s t  v al u ab le  tech n iq u e  u s ed   f r o m   th e  b eg in n in g   o f   h u m an it y   a n d   s till   d e v elo p ed   an d   u s ed   u n t il  th e s e  d ay s   i s   c r y p to g r ap h y   w it h   it s   all  t y p es  s u ch   a s   s y m m etr ic  ( class ic  a n d   m o d er n ) ,   as y m m etr ic,   an d   h y b r id .   Data   au th e n tica tio n   h e lp s   in   p r iv ac y   p r eser v atio n   an d   is   b ased   o n   e n cr y p tio n   s y s te m s   [ 4 ] .   W h en   r esear c h er s   d e v elo p   a  n e w   alg o r it h m   an d   r an k   it  a s   s tr o n g   o r   w ea k   i t  w i ll  b e  s u b j ec t  to   s tu d y   a n d   an al y s i s ,   m a y   b e  th is   al g o r it h m   w il l  b e  u s ed   o r   b e  s u b j ec t  f o r   im p r o v e m e n t.  I f   th e  alg o r ith m   i s   ap p r o v ed   to   b e  u s ed   th e  cr ac k er s   w il l  tr y   to   b r ea k   th e  co d e  u s in g   d if f er e n t  m e th o d s   li k e  co in ci d en ce   an d   Kasis k i  An al y s is   ( d u p li ca ted   f o r m )   m et h o d s   [ 5 ] .   T h ese  co m m o n   m et h o d s   ar e  u s ed   a g ai n s t   cl ass ic  co d es   i n   ad d itio n   to   b r u te  f o r ce   attac k .   I t   co u ld   al s o   b e  th e   ca s e   th a t   th e  alg o r it h m   i s   h ar d   to   ap p l y   a n d   p er f o r m   d u e  to   th e  lar g e  a m o u n t  o f   c o m p licated   r eq u ir e m e n ts   n ee d ed .   B u t  if   t h e   alg o r ith m   i s   to   b e  ac ce p ted   b y   th e  p u b lic,   it  s h o u ld   co m p l y   w it h   th e  i n ter n atio n al   s tan d ar d s ,   s u c h   as   th o s e  s ta n d ar d s   th at  ar e  s u g g e s ted   b y   C la u d e  Sh a n n o n   in   1 9 4 9   [ 6 ] .   I n   th at  th e  p r o ce s s   s h o u ld   b e  as  s i m p le  as   p o s s ib le.   T h e  s et  o f   k e y s   an d   cr y p to g r ap h ic  al g o r ith m s   m u s t  b e  f r ee   o f   co m p lex it y .   T h er ef o r e,   w e  p r o p o s ed   th ese  ea s y   m o d if icatio n s   to   m ak e  t h is   al g o r ith m   u s ea b le  in   d if f er e n t  lan g u a g es  to   o v er co m e  lan g u ag e   d if f er e n ce s ,   an d   at  t h e  s a m e  ti m e  b e  s ec u r e  eq u all y   o r   ev e n   s tr o n g er   th a n   t h e  o r ig i n al  o n e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo d ifyin g   p la yfa ir   cip h er a l g o r ith m  u s in g   K A J  s p ir a l m eth o d   to   fit a n y  la n g u a g e  . ..   ( I b r a h im  A .   S h o li)   5401   La n g u a g e  an d   co m m u n icat io n   b et w ee n   p eo p le  ar o u n d   th e  wo r ld   ar e  v ar io u s   an d   co m p lica ted   d u e  to   th e  lar g e  n u m b er   o f   lan g u ag e s   an d   d if f er e n t  r ac es.  P eo p le  n ee d   a  u n i v er s al  la n g u a g e  w h ich   ca n   h elp   t h e m   co m m u n icate   ea s il y   a n d   u s e  to o ls   s i m p l y .   R ec e n t  r esear c h   in   cr y p to g r ap h y   p r o v id ed   s o m e  n o v el   w a y s   to   en h a n ce   t h e  s ec u r it y   o f   th e  P la y f a ir   cip h er   [ 7 ] .   E n cr y p tio n   ca n   b e  d ef in ed   as  ch an g i n g   t h e  o r ig i n al  m e s s a g e  in to   o th er   f o r m   [ 8 ] .   C r y p to g r ap h y   ca n   b e  u s ed   a n d   d ev elo p ed   u s i n g   d if f er e n t  m et h o d s   a n d   alg o r it h m s   b u t  s o m e   al g o r it h m s   n ee d   m o d if icat io n   to   f it   an y   la n g u a g e s ,   b ec au s e  t h e  o r ig i n al  f o r m at  o f   al g o r ith m   s u c h   as  P la y Fair   w as  d ev elo p ed ,   u s ed ,   an d   d esi g n e d   f o r   E n g li s h   lan g u ag e,   an d   as  w e  k n o w   E n g li s h   lan g u a g e  h a s   o n l y   2 6   alp h ab ets  an d   t h e  o r ig i n al  P la y Fair   h a s   a  5   x   5   tab le  th at  ca n   s u p p o r t o n l y   2 6   alp h ab ets  w it h   t w o   le tter s   J   an d   I   s h ar e  th e  s a m e  ce ll.   B u t  t h is   is   s till   n o t  u s e f u l  w h e n   it   co m es   to   t h e  o th er   lan g u a g es  a n d   ad d in g   n e w   c h ar ac ter s ,   s y m b o ls ,   an d   n u m b er s .   So   w e  n ee d   to   d ev elo p   s o m et h i n g   w h ic h   ca n   ac ce p t  an y   n u m b er   o f   c h ar ac ter s   o r   s ig n s   f o r   ex a m p le  I tal ian   la n g u a g e  h as   o n l y   2 1   letter s ,   A r ab ic  2 8 ,   R u s s ia n   3 3   letter s   [ 9 - 1 1 ] .   Di f f er en t  k e y b o ar d s ,   d ev ices,  an d   s o   o n .   T h er ef o r e,   in   th i s   s t u d y   w e  ai m   to   d esig n   an d   d ev elo p   m o d i f icati o n   th a n   ca n   f it  a n y   lan g u a g es,  a n y   n u m b er   o f   ch ar ac ter s ,   s y m b o l s ,   k e y s ,   etc. ,   an d   w h ic h   ca n   p r o ce s s   b lo ck s   o f   m o r e  th a n   t wo   ch ar ac ter s   at  o n ce .   T h is   m o d if icatio n   s h o u ld   b e  ea s y   to   u s e  a n d   s i m p le   as  p o s s ib le,   av o id   co m p lex it y ,   b e  f ast  an d   ea s y   in   e x ec u tio n   an d   i m p le m en tatio n ,   b e  f r ee   o f   c o m p le x it y ,   a v o id   er r o r s ,   an d   b e  s tr o n g   an d   h ar d   to   b r ea k .   W e  r ev iew ed   s ev e r a l stu d ies i n d ica tin g   m a n y  a s p ec ts   o f th e   s u b ject  o f th e  s tu d y:   S af w at   Ha m ad ,   i n   t h is   m o d i f i ca tio n ,   t h e  a u t h o r   u s ed   a  g r id   o f   8 X8   co d o n   m atr ix   u s i n g   i n t er w ea v in g   o n   DN A   –   e n co d e  d at a;  th is   b io in f o r m atics  e n cr y p t io n   te ch n iq u e  d ep en d s   o n   t h e  s a m e  r u les  o f   P la y Fair   m et h o d .   T h e  p u r p o s e  is   to   en h an ce   a n d   i m p r o v e  th e   en co d i n g   b y   u s i n g   clas s ic  P la y Fair ,   s o   th e y   ca n   e n cr y p t   an y   t y p e  o f   d ata  an d   at  th e  s a m e  ti m e  b en ef it  f r o m   t h e  co n c ep ts   o f   b io lo g ical  in f o r m atic s .   A l s o   th e  m o d i f icatio n   o p ti m iz es th e  s ec u r it y   o f   en cr y p tio n   a n d   v id eo   s teg a n o g r ap h y   [ 1 2 ] .     Seth   A ,   B is w as   SS . ,   i n   t h i s   p ap er ,   th e  class ical   P la y Fair   C ip h er   i s   m o d i f ied   to   1 0   *   9   m atr i x .   T h e  ap p r o ac h   p r o p o s ed   co m b in es  t h e  P la y f air   a lg o r it h m   en cr y p tio n   a n d   th e   o p ti m iz ed   ch ao tic  g en eti c   alg o r ith m .   T h e  s tr in g   en cr y p ted   o n ce   w it h   th e  P la y f air   cip h er   is   ag ai n   s u b j ec ted   to   en cr y p tio n   u s i n g   th e  Gen e tic  A l g o r ith m   w it h   a  P s eu d o - r an d o m   n u m b er   g e n er ated   b y   1 - D  c h ao tic  m ap   [ 1 3 ] .   Deep th i ,  in   t h i s   pa p er ,   th e  au th o r   m ak e s   a  co m p ar is o n   b et w ee n   m an y   m o d i f icatio n s   o n   P lay f ai r   cip h er   an d   s h o w s   t h e  w ea k n ess es  i n   th e s e  m o d i f icatio n s   o n   th e  o r ig i n al  P la y f air   an d   f o u n d   th at  n o   o n e   d is cu s s ed   th e  e f f e c ts   o f   b r ea k i n g   t h e  cip h er   te x t ,   an d   n o   o n e  p r o v ed   th e  p o w er   o f   h i s   m o d if icatio n   [ 1 4 ] .   So n al  Na m d ev ,   Vi m al  G u p ta  ( 2 0 1 6 ) ,   in   th i s   p ap er ,   au t h o r   p r o p o s es  an d   d is cu s s e s   a  m o d if icatio n   o n   P lay f air   cip h er   b ased   o n   m e r g in g   w it h   DN A   a n d   a m i n o   ac id   i m p le m e n tatio n .   He  p r o v ed   th at  t h e  w ea k   alg o r ith m   ca n   b ec o m e  m o r e  p o w er f u l  i n   en cr y p tio n   b y   ad d in g   co n f u s io n   an d   d if f u s io n   o n   th e  p r o ce s s ,   a  n e w   b io lo g ical  m etr ic  w it h   clas s ic  P lay f air   i m p r o v e s   en cr y p tio n   p r o ce s s   [ 1 5 ] .     Z a k ar i y a u   et  al. ,  a  n e w   m o d if icatio n   o n   clas s ical  P la y f air   w it h   1 7 X1 7   m atr i x   w as  p r o p o s ed   w h ic h   allo w s   u s i n g   a  lo n g   k e y   w it h   m o r e  t h an   6 4   ch ar ac ter   ( lo n g   k e y w o r d )   [ 1 6 ] .   I f   w e  a n al y ze   th e  p r ev io u s   s tu d ie s   w e  f i n d   a  lo t  o f   p r o b le m s   s u c h   as  w ea k n es s es  a n d   co m p le x it y ,   u s i n g   d ata  s te g a n o g r ap h y   in   e n cr y p ti n g   v id eo   w il l  a f f ec t  t h e  q u a lit y   o f   v id eo   lik e  d i s to r tio n   [ 1 7 ] ,   an d   m o d if icatio n   p r o ce s s   g o es  t h r o u g h   m an y   co m p licated   s tep s .   Mo r eo v er   t h e  s ec u r i t y   o f   t h ese   m o d i f icatio n s   h a s   n o t  b ee n   p r o v ed ,   an d   u s ed   in   E n g lis h   la n g u a g e  o n l y .  Ma y b e  w e  d o n ’ t  n ee d   th i s   a m o u n t  o f   c h ar ac ter s   i n   ca s e  o f   lan g u a g e s   w it h   2 1   letter s .   Mo d if icatio n   i s   n o t  test ed   in   a  p r o p er   m et h o d ,   an d   b lo ck   s ize  is   s till   t h e  s a m e.   B u t   i n   o u r   m e th o d   ( K A J )   w e  p r o v ed   it  is   p o w er f u l   u s i n g   I n d ex   o f   C o in cid e n ce   m et h o d ,   a cc ep tin g   an y   a m o u n t  o f   ch ar ac ter s ,   u s ed   in   an y   la n g u a g e,   an d   s u p p o r t   an y   b lo ck   s ize.     I n   th i s   s t u d y   w e  p r o p o s ed   a   m o d if icatio n   f o r   th e  f ir s t  ti m e  t h at  ca n   h elp   p eo p le  w it h   d if f er en t   lan g u a g es   an d   u s i n g   m o r e  s y m b o l s   to   b e  ab le  to   en cr y p t   an d   d ec r y p t  m es s ag e s   w it h o u t  n ee d i n g   to   alter   tab les.  I t  is   o n l y   o n e  d esig n   th at  ca n   b e  u s ed   u n i v er s all y .   T h e  im p o r tan ce   o f   t h e   s tu d y   also   lies   i n   th e  p o s s ib ilit y   o f   g e n er ati n g   u s ef u l  id ea s   o n   t h e  d ev e lo p in g   a n d   en h a n cin g   cr y p to g r a p h y   a n d   m a k in g   it   u n i v er s al  f r o m   th e  p o in t  o f   v i e w   o f   r esear ch er s   to   i m p r o v e  th e  ar t  o f   cr y p to g r ap h y   a n d   m ak e  n e w   p r o s p ec ts ,   to   h elp   p eo p le  w it h   o t h er   la n g u a g es   u s e  t h e  P la y Fair   al g o r ith m   w it h o u t   a  n ee d   to   m a k e  n e w   r ec ta n g les ,   s q u ar es,  o r   co n f u s ed ,   an d   th e  p o s s ib ilit y   to   m ak e  t h e  al g o r ith m   s tr o n g er .       2.   P L AYF AI R  CIPH E R  AL G O RIT H M   P lay f air   C ip h er   Alg o r it h m   is   o n e  o f   th e   f a m o u s   al g o r it h m s   in   h i s to r y   o f   b l o ck   cip h er .   I t  w a s   in v e n ted   b y   t h e  E n g li s h   s cie n tis t  Sir  C h ar les  W h ea ts to n e  1 8 5 4   [ 1 8 ] .   A n d   it ’ s   a n   ex a m p le  o f   p o ly g r ap h ed   s u b s t itu t io n   t h at  i s   b ased   o n   r ep lacin g   a   g r o u p   o f   ch ar ac ter s   in   a  m es s a g e  w it h   a  d i f f er e n t   g r o u p   o f   le tter s   o r   ch ar ac ter s .   B lo ck   cip h er   h as  n o   li m its   o n   t h e  n u m b er   o f   c h ar ac ter s   i n   t h e  w h o le  m e s s a g e,   b u t  it   w o r k s   o n   a   b lo ck   o f   t w o   ch ar ac ter s   at  o n ce   w h e n   en cr y p ti n g   an d   d ec r y p ti n g .   T h e  f o llo w i n g   e x a m p le  ex p lain s   h o w   it   w o r k s   an d   its   r u les.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 1 9   :   5 4 0 0   -   5 4 1 1   5402   2 . 1 .   P ra ct ica l e x a m ple   E n cr y p t  th e  f o llo w i n g   te x t  u s i n g   P la y f air   C ip h er   A l g o r ith m ?   ( E x a m p le  2 . 1 ) .   I n itiall y   S h o li  ag r ee d   w it h   Mo h a m ed   a  k e y   w o r d   i s   “L I KE ”.   T h e  p lain   tex t  is :  U n iv er s it y   o f   U n is za   at  T R .   First :  C r ea te  a  tab le  o f   5 x 5 ,   an d   ap p ly   2 6   letter s   i n   2 5   s q u ar es  s u ch   t h at  t h ese  t w o   letter s   ( J & I )   in co r p o r ate  in to   o n e  id en tical  s q u ar e.   Seco n d :  Ke y w o r d   s h o u ld   b e  ap p lied   f r o m   le f t - to - r i g h t,  an d   th en   t h e  e m p t y   s q u ar es  ar e  f il led   in   w i th   th e   r es t   o f   th e  alp h ab ets  b y   m a k in g   s u r e  n o   letter s   ar e  d u p licated ,   as  s h o w n   i n   T ab le  1 .   T h i r d :   I f   b o th   letter s   ar e   th e  s a m e   ( o r   o n l y   o n e  letter   i s   lef t) ,   ad d   an   " X "   af ter   th e  f ir s t le tter ,   en cr y p t th e  n e w   p air   an d   co n tin u e.       T ab le  1 .   Or ig in al  P la y f a ir   d esig n   w i th   k e y   e x a m p le    L   I   K   E   A   B   C   D   F   G   H   M   N   O   P   Q   R   S   T   U   V   W   X   Y   Z       2 . 2 .   E ncry ptio n r ule s   a.   I f   b o th   le tter s   ap p ea r   o n   t h e  s a m e  r o w ,   r ep lace   t h e m   w it h   t h e  letter s   to   t h eir   i m m ed iate  r i g h t,   r esp ec tiv e l y   ( if   a  letter   in   t h e  o r ig i n al  p air   w a s   o n   th e  e n d   o f   t h e  r o w   g o   b ac k   to   th e  s tar t  o f   t h e  r o w   a n d   u s e  t h e  f ir s t   letter   to   r ep lace   w i th   t h e  en d   l etter ) .   b.   I f   b o th   letter s   ap p ea r   o n   th e  s a m e  co lu m n   o f   y o u r   tab le,   r ep lace   th e m   w it h   t h e  letter s   i m m ed iatel y   b elo w,   r esp ec tiv el y   ( i f   a  letter   in   th e   o r ig in al  p air   w a s   o n   t h e  b o tto m   s id e  o f   t h e   co l u m n   g o   b ac k   to   t h e  s tar t  o f   th e  co lu m n   a n d   u s e  th e  f ir s t le tter   to   r ep lace   w it h   t h e  en d   lett er ).   c.   I f   t h e  letter s   ar e  n o t  o n   th e   s a m e  r o w   o r   co lu m n ,   i m a g i n e  cr ea tin g   s q u ar e  o r   r ec tan g le   w it h   t h e  to w   letter s   o n   th e  o p p o s ite  s id e  [ 1 9 ] .   Un i v er s it y   o f   U n is za   at  T R            Un iv er s i t y o f Un is za atT R                    Un iv er s it y o f Un i s za Xat Xtr   W e  u s e  T ab le  1   to   ap p ly   e n cr y p tio n   r u les o n   t h e  p lain   te x t to   g et  th e  cip h er   tex t b y   u s in g   T ab le  2 .       T a b le  2 .   Ma k in g   b lo ck s ,   s h o w  m eth o d ,   an d   g e n er ate  r es u lt   P l a i n   t e x t   M e t h o d   En c r y p t e d   UN   3   SP   IV   3   LW   ER   3   IT   SI   3   RK   TY   2   YE   OF   2   TO   UN   3   SP   IS   3   KR   ZA   2   AG   XA   3   ZK   TX   3   SY   TR   1   US       w h e n   w e   ap p lied   en cr y p tio n   r u les   o n   th e   p lain   te x t  u s in g   T ab le  1   w e  g o t  t h e  f o llo w i n g   r esu lt   f r o m   T ab le  2 .     C : SP L W I T R KYE T OSP KR AGZ K SYUS     2 . 3 .   Dec ry ptio n r ules   a.   I f   th e  letter s   ap p ea r   o n   th e  s a m e  r o w   o f   y o u r   tab le,   r ep lace   th e m   w i th   t h e  lette r s   to   th eir   i m m ed iate  lef t,   r esp ec tiv el y   ( i f   t h e  letter   is   at  t h e  s tar t o f   r o w   g o   to   th e  e n d   o f   th e  r o w ) .   b.   I f   th e  letter s   ap p ea r   o n   th e  s am e  co lu m n   o f   y o u r   tab le,   r ep l ac e  th e m   w it h   th e  letter s   i m m ed iatel y   ab o v e,   r esp ec tiv el y   ( i f   t h e  letter   at  th e   s tar t o f   c o lu m n   s tar ts   a g ain   f r o m   t h e  e n d   o f   th e  co l u m n   ( s a m e) .   c.   I f   th e  letter s   ar e  n o t  o n   t h e   s a m e  r o w   o r   co lu m n ,   r ep la ce   th e m   w it h   t h e  letter s   o n   th e  s a m e  r o w ,   r esp ec tiv el y   b u t  at  th e  o t h er   p air   o f   co r n er s   o f   th e  r ec tan g le   d ef in ed   b y   th e  o r ig i n al  p air .   No te:  T h e  o r d er   is   i m p o r tan t  –   t h e  f ir s t   letter   o f   t h e  e n cr y p ted   p air   is   th e   o n e   th at   lies   o n   t h e  s a m e   r o w   as  t h e  f ir s t  letter   o f   th e  p lain te x t p air   [ 1 9 ] .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo d ifyin g   p la yfa ir   cip h er a l g o r ith m  u s in g   K A J  s p ir a l m eth o d   to   fit a n y  la n g u a g e  . ..   ( I b r a h im  A .   S h o li)   5403   W e  u s e  T ab le  1   to   ap p ly   d ec r y p tio n   r u les o n   cip h er   tex t to   g e t th e  p lain   te x t  f r o m   T ab le  3 .       T ab le  3 .   Ma k in g   b lo ck s ,   s h o w  m eth o d ,   an d   g e n er ate  r es u lt   En c r y p t e d   M e t h o d   P l a i n   t e x t   SP   3   UN   LW   3   IV   IT   3   ER   RK   3   SI   YE   2   TY   TO   2   OF   SP   3   UN   KR   3   IS   AG   2   ZA   ZK   3   XA   SY   3   TX   US   1   TR       w h e n   w e  ap p lied   th e  d ec r y p ti o n   r u les   o n   t h e  cip h er   te x t  u s i n g   T ab le  1 ,   w e  g o t t h e  f o llo w i n g   r e s u l t f r o m   T ab le  3 .   C : SP L W I T R KYE T OSP K R A G Z KS YUS ;   P : U n i v er s i t y   o f   Un i s za   at  T R       3.   K AJ   SPIRAL   A L G O RI T H M   KA J   Sp ir al  a lg o r it h m   is   a  m et h o d   w e   p r o p o s ed   to   m ak e   th e   P lay Fair   al g o r ith m   ea s y   to   u s e   b y   p eo p le  w it h   la n g u a g es  m o r e  th a n   2 6   letter s   a lp h ab et  o r   if   t h e y   n ee d   to   ad d   an y   s y m b o ls   o r   ch ar ac t er s   w i th o u t  a  n ee d   to   d esig n   n e w   tab les.  I n   ad d iti o n ,   p eo p le  w ith   la n g u a g es   w r i tten   f r o m   r i g h t - to - le f t,  u p - to - d o w n ,   d o w n - to - u p ,   an d   lef t - to - r ig h t  ar e  also   w el co m e.   C h ar ac ter s   i n   t h e  lan g u ag e   v ar y   b ec au s e   w e  li v e  i n   a  u n iv er s e  w it h   th o u s an d s   ev e n   m illi o n s   o f   ac ce n ts ,   lan g u ag e s ,   a n d   s y m b o l s .   Ho w e v er ,   i n   o u r   r esear ch   w e   w ill   f o c u s   o n   s o m e   lan g u a g es  o th er   th a n   E n g li s h   ( w h ic h   is   co n s id er ed   th e  lan g u a g e  o f   th e  i n v e n to r   o f   Pla y f air   alg o r ith m ) ,   w e  w i ll  ch o o s e  s o m e  la n g u a g es  s u c h   as  I talia n   ( 2 1   letter s ) ,   an d   A r ab ic  ( 2 8   letter s ) .   B y   t h is ,   w e  ca n   p er f o r m   o u r   an al y s i s   an d   p r o v e  th e  w o r k ab ilit y   o f   o u r   m eth o d .   T h e  m et h o d   u s es  s p ir al  s h ap e  w ith   t w o   a x es ( X,   Y)   an d   th e  letter s   ar e  s p r ea d   o n   th a t  ax is   w i th i n   cir cle s   d ep en d in g   o n   th e  la n g u a g e  u s ed .   Fo r   ex a m p le,   E n g lis h   s tar t  f r o m   le f t - to - r i g h t,  b u t  in   A r ab ic  it  s tar t s   f r o m   r ig h t - to - lef t   a n d   s o   o n .   Mo r eo v er ,   E n g lis h   s tar ts   at  t h e  le f t  s id e  o f   t h e  x   a x is   a n d   th e   A r ab ic  s t ar ts   at  t h e   r ig h t  s id e  o f   t h e  x   a x is .   A s   in   t h e  P la y Fair   t h e  k e y   s h o u ld   b e  p lace d   f ir s t  a n d   th en   t h e  r est  o f   letter s   o f   alp h ab ets  ar e  co n tin u o u s l y   s p r ea d   o n   ax is   w i th i n   cir cle s   u n til  n o n e  i s   lef t   ( w e  ca n   ad d   an y   n u m b er s ,   lett er s   o r   s y m b o ls   b y   ex ten d i n g   t h e  cir cle  a n d   t h u s   ad d   m o r e  c ir cles) .   E ac h   cir cle   h as  4   le tter s   o f   alp h ab et s ,   an d   if   th e  la s t  cir cle  is   n o t  f u ll y   u s ed ,   it  d o es  n o t  m a tter   b ec au s e  th e  r u le  3   w ill  b e  also   m o d if ied .   T h e  f o llo w in g   i m ag e s   s h o w   h o w   t h e  letter s   o f   alp h ab ets  w a s   d is tr ib u te d   o n   th e  ax is   f o r   lan g u a g es ( E n g li s h - Fig u r e  1 ,   A r ab ic - Fi g u r e  2 ,   an d   I talian - F ig u r e  3 ) .           Fig u r e   1 .     E n g li s h   la n g u a g e  -   l etter s   o f   alp h ab ets     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 1 9   :   5 4 0 0   -   5 4 1 1   5404   Fig u r e   1   s h o w s   t h e  letter s   f i t  t h e  s e v en   cir cles.  W e  d id n ’ t  ad d   o r   d elete   cir cles.  T h e  em p t y   p o s itio n s   d o   n o t  m atter   an d   w e  d o n ’ t  n ee d   to   ad d   an y t h i n g .   Fig u r e  2   s h o w s   t h e  let te r s   f it  t h e  s e v e n   cir cles.  W e  d id n ’ t  ad d   o r   d elete   cir cles,  th er e  ar e  n o   e m p t y   p o s itio n s .   Fig u r e  3   s h o w s   t h e  letter s   f i t  to   t h e  f iv e  cir cles,  o n l y   o n e   letter   is   in   cir cle  s ix t h   an d   w e  d elete d   cir cle  s ev en .   T h ese  ex a m p le s   s h o w   th e  f le x ib ilit y   o f   th e  n e w   m o d i f icat io n   w h ich   f it s   S h an n o n   r u les o f   s i m p licit y   in   al g o r i th m   d e s ig n .           Fig u r e  2 .     A r ab ic  lan g u a g e  -   le tter s   o f   alp h ab et       Fig u r e  3 .   I talia n   lan g u ag e  -   let ter   o f   alp h ab et       3 . 1 .   T he  rule s   f o r  K AJ   m et ho d   a.   T h er e  is   n o   n ee d   to   cr ea te  tab l es,  an d   th e  letter s   I   &   J   d o   n o t  n ee d   to   s h ar e  s a m e  p o s itio n .   b.   T h e  k e y w o r d   s h o u ld   b e  p lace d   lef t - to - r i g h t  f ir s t  o n   X - a x i s   f o r   lan g u ag e s   w r itte n   le f t - to - r ig h t,  a n d   t h en   th e  e m p t y   p o s i tio n s   o n   b o th   ax es  ar e  f illed   i n   w ith   t h e  r est  o f       letter s   o f   th e  alp h ab et  an d   m ak i n g   s u r e  n o   let ter s   ar e  d u p licated .   c.   T h e  k e y w o r d   s h o u ld   b e  p lace d   r ig h t – to -   le f t  f ir s t   o n   X   Ax i s   f o r   la n g u a g es   w r itte n   r ig h t – to -   le f t,  an d   th e n   th e  e m p t y   p o s itio n s   o n   b o th   a x es   ar e  f illed   i n   w it h   t h e  r es t  l etter s   o f           th e   alp h ab et   w it h   m ak in g   s u r e  n o   letter s   ar e  d u p lica ted .   d.   I f   b o th   let ter s   ar e  t h e  s a m e   ( o r   o n l y   o n e  le tter   is   lef t) ,   ad d   an   " X "   af ter   th e   f ir s t le t ter .   E n cr y p t   t h e  n e w   p air   an d       co n tin u e.   B u t  w it h   lan g u ag e s   w it h   n o   x   letter s ,   w e  r ec o m m e n d   u s in g   v o w el  f r o m   t h at  lan g u ag e  s o   th e  r ec eiv er   ca n   ea s il y   f i g u r e  th at .   e.   I f   t h e  la n g u a g e  is   w r itte n   le f t - to - r ig h t,  s tar t  s p r ea d in g   c h ar ac ter   o n   X  Ax es   le f t  s id e  a n d   t h en   g o   d o w n   to   Y  Ax es  a n d   co n tin u e  s p r ea d in g   letter s   o n   Ax es  w it h i n   cir cle s .   B u t  if   t h e  lan g u ag e  i s   w r i tt en   r ig h t - to - le f t,   s tar t  s p r ea d in g   ch ar ac ter   o n   X   Ax es  r i g h t  s id e  a n d   th e n   g o   u p   to   Y  Ax es  a n d   co n ti n u e  s p r e ad in g   le tter s   o n   Ax es  w i th i n   cir cles.     3 . 2 .   E ncry ptio n r ule s   a.   I f   b o th   letter s   ap p ea r   o n   th e  s a m e  r o w   ( X - a x es),   r ep lace   th e m   w it h   th e  letter s   to   th eir   i m m ed iate  r ig h t,   r esp ec tiv el y   ( if   a  le tter   in   t h e  o r ig in al  p a ir   w as  o n   th e  e n d   o f   t h e  r o w   (X - ax e s ) ,   g o   b ac k   to   th e  s tar t   o f   th e  r o w   ( X - a x es),   an d   u s e  t h e  f ir s t le tter   to   r ep lace   w it h   t h e  en d   letter ) .   b.   I f   b o th   letter s   ap p ea r   o n   th e  s a m e  co l u m n   ( Y - ax e s )   o f   y o u r   tab le,   r ep lace   th e m   w it h   t h e  letter s   i m m ed iatel y   b elo w ,   r e s p ec ti v el y   ( i f   a   letter   in   th e   o r ig i n al   p air   w as  o n   t h e  b o tto m   s id e  o f   t h e   co lu m n   (Y - ax e s )   g o   b ac k   to   th e  s tar t o f   th e  co l u m n ( Y - a x es)  an d   u s e  th e  f ir s t le tter   to   r ep lace   w it h   t h e  en d   letter ) .   c.   I f   th e  letter s   ar e  n o t  o n   t h e  s a m e  r o w   o r   co lu m n ,   g o   d ir ec tl y   to   th e  letter   o n   th e  s a m e  cir cle  o n   th e  o th er   Ax es ( le f t - to - r i g h t f o r   lan g u ag es u s e  le f t  – to -   r i g h t a n d   r ig h t – to -   lef t  f o r   lan g u a g es  u s e  r i g h t – to -   le f t) .     3 . 3 .   Dec ry ptio n   rules   a.   I f   b o th   letter s   ap p ea r   o n   th e  s a m e  r o w   ( X - ax e s ) ,   r ep lace   t h e m   w i th   t h e  letter s   to   th ei r   i m m ed iate  lef t ,   r esp ec tiv el y   ( i f   a  letter   i n   th e  o r ig in al  p air   w a s   o n   t h e  s t ar t  o f   th e  r o w ( X - a x es),   g o   b ac k   to   th e  en d   o f   th e  r o w   ( X - a x es),   an d   u s e  t h e  last   let ter   to   r ep lace   w i th   t h e  f ir s t le tter ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo d ifyin g   p la yfa ir   cip h er a l g o r ith m  u s in g   K A J  s p ir a l m eth o d   to   fit a n y  la n g u a g e  . ..   ( I b r a h im  A .   S h o li)   5405   b.   I f   b o th   letter s   ap p ea r   o n   th e   s a m e  co l u m n   ( Y - ax e s ) ,   r ep lace   th e m   w it h   t h e  letter s   i m m ed iatel y   u p ,   r esp ec tiv el y   ( i f   a  let ter   in   t h e  o r ig in al   p air   w as  o n   t h e  s tar t  s id e  o f   t h e  co lu m n ( Y - ax e s )   g o   b ac k   to   t h e  en d   o f   th e  co lu m n   (Y - a x es)  a n d   u s e  th e  en d   letter   to   r ep lace   w it h   th e  f ir s t le tter ) .   c.   I f   th e  let ter s   ar e  n o t   o n   t h e  s a m e  r o w   o r   co lu m n ,   g o   d ir ec tly   to   th e  letter   o n   t h e  s a m e  cir cle  o n   th e  o th er   ax es  ( r ig h t – to -   le f t  ( r et u r n s )   f o r   lan g u ag e s   u s e  le f t  – to -   r ig h t  an d   lef t  – to -   r i g h t  f o r   la n g u a g es  u s e  r i g h t – to -   lef t) .   No te:  f o r   lan g u ag e s   w it h   an   u p - d o w n   w r iti n g   w e  co u ld   s tar t  f r o m   y -   a x es a n d   ap p l y   th e  s a m e  r u le s .     3 . 4 .   Appl ie d e x a m p les   T h e  f o llo w in g   t h r ee   e x a m p les   f o r   3   d if f er e n t  la n g u a g es   p r o v e  t h e  ab ilit y   a n d   v alid it y   ( v a lid   to   u s e)   o f   o u r   m et h o d   to   h an d le  an d   f i t a n y   la n g u a g e  w it h o u t d es ig n i n g   n e w   tab les.     3 . 4 . 1 .   E x a m p le  in  E n g lis h la ng ua g e   T h e  f o llo w in g   e x a m p le  i n   E n g l is h   la n g u a g e  is   u s ed   to   m ak e  it   m o r e  u n d er s tan d ab le  a n d   ea s y   t o   an al y ze .   W e  j u s t  u s e  t h e  s a m e   d ata  w e  u s ed   in   t h e  o r ig i n al  m et h o d   in   ex a m p le  2 . 1 .   E n cr y p t  th e  f o llo w i n g   te x t   u s i n g   P la y Fa ir   cip h er   b y   ap p ly in g   th at   o n   K A J   m e th o d .   I n i t iall y ,   Sh o li   ag r ee d   w i th   Mo h a m ed   a  k e y   w o r d   is   “L I KE ”,   a n d   t h e  p lai n   te x t i s   “Un i v er s it y   o f   U n is za   at  T R ”.   W e  ap p lied   KA J   e n cr y p tio n   r u les   o n   th e   p lain te x t   u s i n g   Fi g u r e  4   an d   T ab le  4   t o   g en er ate  cip h er tex t.   Un i v er s it y   o f   U n is za   at  T R   =  U n i v er s it y o f U n i s za atT R   =  Un iv er s it y o f Un i s za XatXtr           Fig u r e  4 .   E n g li s h   la n g u a g e  –   l etter s   o f   alp h ab et  w it h   Ke y w o r d   ex a m p le  u s in g   K A J   Me th o d   en cr y p tio n       T ab le  4 .   Ma k in g   b lo ck s ,   s h o w  m eth o d ,   an d   g e n er ate  r es u lt   P l a i n   t e x t   M e t h o d   En c r y p t e d   UN   3   VO   IV   2   BZ   ER   2   IV   SI   3   TK   TY   3   QZ   OF   1   SA   UN   3   VO   IS   3   KT   ZA   3   YB   XA   3   UB   TX   2   PT   TR   2   PV       T h e  en cr y p ted   te x t is  “ VOB Z I VT KQZ S A VOKT YB UB PT PV”   T h en   w e  ap p lied   K A J   d ec r y p ti o n   r u les o n   t h e  cip h er te x t  u s i n g   Fi g u r e  4   an d   T ab le  5   t o   g en e r ate  th e  p lain te x t.             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 1 9   :   5 4 0 0   -   5 4 1 1   5406     T a b le  5 .   Ma k in g   b lo ck s ,   s h o w   m et h o d ,   an d   g en er ate  r es u lt   En c r y p t e d     M e t h o d   P l a i n   t e x t   VO   3   UN   BZ   2   IV   IV   2   ER   TK   3   SI   QZ   3   TY   SA   1   OF   VO   3   UN   KT   3   IS   YB   3   ZA   UB   3   XA   PT   2   TX   PV   2   TR       T h e  d ec r y p ted   tex t is  “ U n i v er s it y   o f   U n i s za   at  T R ”     3 . 4 . 2 .   E x a m p le  in Ar a bic la ng ua g e   I n itiall y   S h o li a g r ee d   w it h   Mo h a m ed   a  k e y   w o r d   is   L I KE =      ب حن   T h e  p lain   tex t is U n i v er s it y   o f   Un is za   at  T R = ر ت   يف از ي ن وي ةع م اج   W e  ap p ly   t h e  e n cr y p tio n   r u le s   o f   t h e  K A J   s p ir al  m et h o d   o n   p lain tex t   u s in g   Fig u r e  5   a n d   T a b le  6   to   g en er ate  cip h er tex t.           Fig u r e  5 .   A r ab ic  lan g u a g e  –   le tter s   o f   alp h ab et  w it h   K e y w o r d   ex a m p le  u s i n g   K A J   Me t h o d   ر ت   يف از ي ن وي ةع م اج      ر ت ي فا ز ي ن ويةعم اج       T ab le  6 .   Ma k in g   b lo ck s ,   s h o w  m eth o d ,   an d   g e n er ate  r es u lt   P l a i n   t e x t   M e t h o d   En c r y p t e d   اج   3   نخ   عم   1   كف   يه   2   هق   نو   1   بم   زي   2   ضه   فا   3   قن   تي   3   ثم   ار   3   نز       ر ت   يف از ي ن وي ةع م اج =p -   م قن ضهبمه قك فنخ نزث c=   T h en   w e  ap p l y   th e   d ec r y p tio n   r u les  o f   K A J   s p ir al  m eth o d   o n   cip h er tex t   u s i n g   Fi g u r e  5   to   g e n er ate   p lain tex t in v er s e  t h e  p r o ce es).   ت ي ف  ازين وي ةع م اج  =ن ز ث م قنض ه ب م ه قك فنخ ر     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo d ifyin g   p la yfa ir   cip h er a l g o r ith m  u s in g   K A J  s p ir a l m eth o d   to   fit a n y  la n g u a g e  . ..   ( I b r a h im  A .   S h o li)   5407   3 . 4 . 3 .   E x a m p le  in t he  I t a lia n la ng u a g e.   I n itiall y ,   S h o li a g r ee d   w ith   M o h a m ed   a  k e y w o r d   is   L I KE = p ia ce .   T h e  m e s s a g e  is   U n i v er s it y   o f   Un is za   at  T R   =  Un ivers i tà   d i U n is z a   p r ess o   TR.   Un iv ers ità   d i U n is z a   p r es s o   T R .   Un ivers ità d iUn is z a p r es s o T R .   Un ivers ità d iUn is z a p r esA s o TR .   No te  th at  b ec a u s e  th er e  ar e  n o   ( X,   Y)   letter s   i n   I talia n   la n g u a g e  w e   s ep ar ated   th e   d u p li ca tes  letter s   ( v o w el  A ,   a n d   f o r   y ,   w e  j u s t  u s e  th e  letter   a) .           Fig u r e  6 .   I talian   lan g u ag e  -   let ter   alp h ab et  w it h   K e y w o r d   ex a m p le  u s in g   K A J   Me th o d       W e  ap p ly   th e  e n cr y p tio n   r u le s   o f   K A J   s p ir al  m eth o d   o n   p lain te x t  u s i n g   F ig u r e  6   an d   T ab le   7   to   g en er ate  cip h er tex t.       T ab le  7 .     Ma k in g   b lo ck s ,   s h o w   m et h o d ,   an d   g en er ate  r es u lt   P l a i n   t e x t   M e t h o d   En c r y p t e d   UN   1   ZG   IV   1   BR   ER   3   BQ   SI   3   TA   TA   3   UC   DI   3   FA   UN   1   ZG   IS   3   AT   ZA   1   SD   PR   3   IN   ES   1   PN   AS   1   DN   OT   2   TV   RA   3   NC       T h e  en cr y p ted   te x t  f o r   Un ive r s ità   d i  Un is z a   p r es s o   is   ZG B R B QTAU C F A ZGA TS DI N P N DN TV N C .   T h en   w e   ap p ly   th e   d ec r y p tio n   r u le s   o f   K A J   m eth o d   o n   t h e  cip h er te x t  u s in g   Fig u r e  6   to   g e n er ate   p lain te x t  ( i n v er s e   th e  p r o ce s s ) . T h e  r esu lt ( p lain   t ex t)   =  Un ivers ità   d i U n is z a   p r ess o   TR.       4.   RE SU L T S AN D  AN AL Y SI S   I f   w e  co m p ar e  th e  t w o   m et h o d s   ( P lay f air   an d   KA J )   r esu lt  ( ex .   2 . 1   an d   3 . 4 . 1 )   w e  f i n d   n o   b ig   d if f er e n ce s .   I n d ee d ,   th i s   h as  p r o v ed   th e  v alid it y   ( u s ea b le,   s t r o n g ,   a n d   w o r k   w e ll)  o f   n e w   m et h o d ,   an d   as   w e  s aid ,   it is   s u b j ec ted   f o r   m o d if y in g   b ec a u s e  t h is   i s   o n l y   f ir s t i m ag in at io n   f o r   th e  K A J   m et h o d .   Or ig i n al  P la y Fair - P : U n i v er s it y   o f   U n is za   at  T R             =  C : SP L W I T R KYE T OSP KR A G Z K SYUS   KA J   -   R es u lt: U n i v er s it y   o f   U n is za   at  T R                                   =  C :VOB Z I VT KQZ S A V OKT YB UB PT P V   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 1 9   :   5 4 0 0   -   5 4 1 1   5408   T h e  co m p ar is o n   i n   T ab le  8   s h o w s   t h e  f r eq u en c y   o f   cip h er te x t  letter   as  a  r es u lt  o f   b o th   m e th o d s   an d   w e  f i n d   n o   d if f er en ce s   in   b o th ,   an d   th u s   p r o v ed   th a t  th e y   ar e  eq u all y   s ec u r e.   T h e  d if f er e n ce s   ar e  n o t   s ig n i f ica n t,  s o   th is   h as  p r o v en   th e  v a lid it y   o f   K A J   Sp ir al  Me th o d .   W e  w il l  s h o w   t h e  r esu l t s   u s in g   n u m b er s   an d   eq u atio n   o n   t h e  f o llo w i n g   d is c u s s io n ,   w i th   o th er   t w o   ap p lied   ex a m p les  ( A r ab ic  a n d   I talian ) .   K A J   ca n   h elp   u s   i n   th e  f u t u r e  to   m a k e  a  s tep   in   m ak i n g   cr y p to g r ap h y   u n i v er s al  la n g u a g e  w it h o u t  an y   s o p h is t icate d   an d   d if f ic u lt ies  f o r   all.         T ab le  8 .   KA J   Sp ir al  Desig n   an d   Or ig in al  P la y f air   cip h er   te x t  f o r   th e  E n g li s h   e x a m p le   Or ig i n al  P la y f a ir   KA J   m e th o d   SP L W I T R KYE T OSP KR A G Z KSYUS   VOB Z I VT KQZ S AVOK T YB UB PTP V       4 . 1 .   T he  a dv a nta g es o f   K AJ   Sp ir a l  M et ho d o v er   o rig ina l P la y F a ir  a nd   benef it s   a.   Fit   an y   la n g u a g e  r eg ar d less   o f   th e  n u m b er   o f   c h ar ac ter s   o r   s y m b o ls .   W e  p r o v ed   th at  b y   ap p l y in g   ex a m p le s   o n   E n g li s h ,   A r ab ic,   an d   I talian   la n g u a g es.   b.   Ser v i n g   t h e  ed u ca tio n a l  p u r p o s e  ( Kn o w led g e  is   p o w er ) .   As  w e  k n o w ,   t h e  clas s ic  cr y p to g r ap h y   w a s   th e  b asi s   an d   o r ig in   o f   t h e  m o d er n   cr y p to g r ap h y ,   K A J   Sp i r al  m et h o d   is   co m p letel y   n e w  an d   h a s   n e v er   b ee n   u s ed   b e f o r e  an d   it  is   s u b j ec ted   to   d ev elo p m e n t  w it h   m o r e  t h a n   o n l y   2   ax e s ,   s o   w e  h a v e  m o r e   f le x ib ilit y   an d   t h ese  ex a m p les  co u ld   b e  ap p lied   an d   p o p u lar ized   o n   th e  m o d er n   al g o r ith m s .   c.   Us er   ac ce p tan ce   a n d   ea s e   o f   u s e,   p eo p le  w it h   d i f f er en t   lan g u ag e   d o n ’ t  h a v e  to   lear n   E n g l is h   b u t  t h e y   ca n   u s e  a n   ea s y   m e th o d   to   p er f o r m   cr y p to g r ap h y ,   a n d   th e y   ca n   d is co v er   w h at  t h e  co in c id en c e  in d ex   i n   t h eir   lan g u a g e,   w h at  d u p licatio n   ca n   m a k e  t h eir   lan g u ag e s   w ea k ,   an d   w h at  m ak e  t h eir   la n g u a g e  s tr o n g .   d.   Or ig i n al  P la y Fair   C ip h er   u s e  o n l y   b lo c k s   w it h   2   c h ar ac ter s   at  o n ce   b u t  i n   K A J   Sp ir al  m e t h o d   w e  ca n   u s e   th r ee   ch ar ac ter s   o r   m o r e  o r   less   n o   m atter   t h e  s ize  o f   t h e  b lo ck ,   th e  f o llo w in g   ex a m p le  s h o w   to   u s   h o w   w e   can   u s e  t h e  th r ee   c h ar ac ter s   at   o n ce   ( p r o v e  th at  w e  ca n   u s e  an y   b lo ck   s ize) .   T ab le  9   s h o w s   th e  ab ilit y   o f   KA J   Sp ir al  Desi g n   o n   m a k i n g   b lo ck s   m o r e  th a n   t w o   an d   in   t h is   ca s e  i t  is   t h r ee .   No te  th at  w e  u s e  t h e  s a m e   d ata  as  f o u n d   i n   ex a m p le  3 . 4 . 1   u s in g   E n g lis h   la n g u a g e)   b u t  w e  c h an g e  t h e  b lo ck   s ize  an d   w e  ap p lied   th e  p lain   te x t  o n . K A J   Sp ir al  m e th o d   u s in g   Fi g u r e  4   to   g en e r ate  cip h er   tex t  w it h   3   b lo ck s .     Un i v er s it y o f U n i s za XatXtr       T ab le  9 .   Ma k in g   b lo ck s ,   s h o w  m eth o d ,   an d   g e n er ate  r es u lt   P l a i n   t e x t   M e t h o d   En c r y p t e d   U NI   3   VOK   V ER   2   ZI V   S I T   3   TK A   YOF   1   U S A   U N I   3   VOK   S ZA   3   T Y B   XAT   3   U B Q   X T R   2   T P V       e.   T h e  m o s t  i m p o r tan t  th i n g   we  h a v e  is   a  p r o o f   t h at  t h e  K A J   Sp ir al  m et h o d   is   s tr o n g er   th a n   Or i g i n a l   P lay Fair   C ip h er   b y   u s i n g   m et h o d s   f o r   attac k in g   t h e   cip h er   t ex t  u s ed   b y   cr y p ta n al y s t.   An d   th at  is   Frie d m a n   m et h o d   an al y s is   ( in d ex   o f   c o in cid en ce ) .   I n d ex   C o in c id en ce   ( I C ) ,   w h ic h   w as  in v e n te d   b y   Am er ica n   cr y p ta n al y s t  W I L L I A M  F R E DE R I C K  F R I E DM A N  ( 1 8 9 1 - 1 9 6 9 ) ,   [ 2 0 ] .   is   an   i m p o r tan t  to o l  in   d ec r y p ti n g   m es s ag e s ,   an d   th at  d ep en d s   o n   f i n d in g   co in cid en ce   i n   en cr y p ted   tex t  an d   th at  ca n   f i n d   an d   g u es s   t w o   th i n g s ?   -   I f   th e  m e s s a g e  is   en cr y p te d   u s in g   a  p o ly alp h ab etic  s u b s tit u tio n   ( m u ltip le  s u b s tit u tio n )   o r   n o t,   u s e  ( 1 ) ,  [ 2 1 ,   2 2 ] .   -   An d   th e n   f ig u r e  o u t t h e  k e y   le n g t h   u s ed   in   e n cr y p ted   m e s s a g e  u s i n g   t h e  r es u lt o f   I C   i n   ( 2 ) ,   [ 2 1 ,   2 2 ] .   T h e  I C   in   E n g l is h   eq u al s   to   0 . 0 6 5 ,   f o r   m e s s a g es   w i t h   I C   b et w ee n   0 . 0 3 8 5   an d   0 . 0 6 5 ,   th e  p o l y alp h ab etic  s u b s tit u tio n   is   u s ed ,   a n d   if   th e  I C   clo s er   to   th e  0 . 0 6 5   th en   t h e  m ess a g e  tex t  i s   en cr y p ted   u s i n g   m o n o   alp h ab etic.   T h e   E q u atio n   ( 1 )   is   u s ed   to   d eter m i n e  if   a  p o l y alp h ab etic  s u b s tit u ti o n   is   u s ed   o r   n o t.       =   ∑  (  − 1 ) = 1 ( − 1 ) Equat i o n   1 : In d ex   of   co i n ciden c e       ( 1 )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Mo d ifyin g   p la yfa ir   cip h er a l g o r ith m  u s in g   K A J  s p ir a l m eth o d   to   fit a n y  la n g u a g e  . ..   ( I b r a h im  A .   S h o li)   5409   An d   th e n   w e  u s e  th e   ( 2 )   to   f i g u r e  o u t ( g u es s )   th e  k e y   le n g th   u s ed   in   t h e  e n cr y p ted   m e s s a g e .     =   0 . 027 ( − 1 ) − 0 . 038 + 0 . 065 Equat i o n 2 : N umb o r   of   char act er s   of   key     ( 2 )     B y   ap p l y i n g   Frie d m a n   m et h o d   o n   b o th   o r ig in al  P la y Fa ir   an d   KA J   Sp ir al  m et h o d .   Nex t,  we  n ee d   to   f in d   o u t  i f   th e  p o l y alp h ab etic  s u b s t itu tio n   is   u s ed   o r   n o t b ased   o n   d ata  f r o m   T ab le  1 0 .   Or ig in al  P la y Fai r :      =   ∑  (  − 1 ) = 1 ( − 1 )           =   26 24 ( 24 − 1 )       =   0 . 047101449   ( 3 )     I C   b et w ee n   0 . 0 3 8 5   an d   0 . 0 6 5 ,   th e  p o l y alp h ab etic  s u b s t itu tio n   u s ed .   K A J   Sp ir al  m eth o d :              =   ∑  (  − 1 ) = 1 ( − 1 )         =     32 24 ( 24 − 1 )       =     0 . 057971014   ( 4 )     I C   b et w ee n   0 . 0 3 8 5   an d   0 . 0 6 5 ,   th e  p o l y alp h ab etic  s u b s t itu tio n   u s ed .   Af ter   w e  u s ed   d ata  f r o m   T a b le  1 0   an d   ap p lied   r esu lts   o n   ( 1 ) ,   w e  f in d   th at  t h e  p o l y alp h ab etic   s u b s t itu t io n   w a s   u s ed   in   b o t h   m eth o d s .   B u t   th e  r e s u l t  o f   th e  K A J   Sp ir a l  m et h o d   is   clo s er   to   . 0 6 5   th an   th e  o r ig i n al  P la y Fair   a n d   th at  w il l c o n f u s e  t h e  cr y p ta n al y s t a t le ast.          T a b le  1 0 .   Used   to   f in d   an d   g e n er ate  d ata  u s ed   to   f i n d   r e s u l ts   f o r   b o th   eq u atio n   ( 1 )   an d   ( 2 )   O r i g i n a l       P l a y F a i r     K A J Sp i r a l   i   ni   ni - 1   n i ( n i - 1)     i   ni   ni - 1   n i ( n i - 1)   A   1   0   0     A   1   0   0   B   0   - 1   0     B   3   2   6   C   0   - 1   0     C   0   - 1   0   D   0   - 1   0     D   0   - 1   0   E   1   0   0     E   0   - 1   0   F   0   - 1   0     F   0   - 1   0   G   1   0   0     G   0   - 1   0   H   0   - 1   0     H   0   - 1   0   I   1   0   0     I   1   0   0   J   0   - 1   0     J   0   - 1   0   K   3   2   6     K   2   1   2   L   1   0   0     L   0   - 1   0   M   0   - 1   0     M   0   - 1   0   N   0   - 1   0     N   0   - 1   0   O   1   0   0     O   2   1   2   P   2   1   2     P   2   1   2   Q   0   - 1   0     Q   1   0   0   R   2   1   2     R   0   - 1   0   S   4   3   12     S   1   0   0   T   2   1   2     T   3   2   6   U   1   0   0     U   1   0   0   V   0   - 1   0     V   4   3   12   W   1   0   0     W   0   - 1   0   X   0   - 1   0     X   0   - 1   0   Y   2   1   2     Y   1   0   0   Z   1   0   0     Z   2   1   2     24     26       24     32     No w   w e  w il l a p p l y   r esu l ts   o f   e q u atio n   1   o n   th e  eq u a tio n   2   to   d eter m in e  t h e  len g t h   o f   t h e  k e y .     =   0 . 027 ( − 1 )  − 0 . 038 + 0 . 065   ( 5 )                               1 -   Or ig i n al  P la y Fair :       =   0 . 027 ( − 1 )  − 0 . 038 + 0 . 065   =     0 . 027 ∗ 24 ( 24 − 1 ) 0 . 0 4 7 1 0 1 4 4 9 − 0 . 038 ∗ 24 + 0 . 065   =                        =   0 . 648 0 . 2 3 6 3 3 3 3 2 7             =   2 . 741890059     ( 6 )                                                                                                   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.