Моноалфавитные шифры замены

Алгоритмы симмет­ричного шифрования

Шифры, использующие для шифрования один (возможно, тот же самый) алфавит подстановки, называются одноалфавитными или моноалфавитными шифрами. Эти шифры легко вскрываются путём анализа частот появления символов в шифротексте.

Криптосистема Цезаря. Каждый символ шифруемого текста заменяется на другой символ того же алфавита, но сдвинутый относительно шифруемого на К символов. При достижении конца алфавита выполняется циклический переход к его началу. В данном случае К является ключом шифра.

Пример. Выбрав в качестве ключа К=2 зашифруем сообщение Цезаря «пришёл увидел победил».

а

Б

в

Г

д

е

Ё

ж

з

и

й

к

л

м

н

о

п

р

с

т

в

Г

д

Е

ё

ж

З

и

й

к

л

м

н

о

п

р

с

т

у

ф

у

Ф

х

ц

ч

ш

щ

ъ

ы

ь

э

ю

я

х

Ц

ч

ш

щ

ъ

ы

ь

э

ю

я

а

б

Шифротекст будет выглядеть как «сткьзн хдкёжн сргжёкн».

Если в качества ключа к шифру Цезаря использовать более сложные ключи, например, K=at+b, где a и b являются взаимно простыми числами, а t – номер символа в исходном алфавите, то получим криптосистему, получившую название аффинная система подстановки Цезаря. Для примера, если пронумеровать все 26 букв латинского алфавита и выбрать a=3 и b=5, то K=3t+5 и тогда

T
K=3t+5

или

T	a	b	c	d	e	f	g	h	i	j	k
K=3t+5	f	i	l	o	r	u	x	a	d	g	j

Ещё одна криптосистема, использующая подстановку Цезаря, получила название криптосистема Цезаря с ключевым словом. Выбирается некоторое число в пределах числа букв алфавита и ключевое слово. Желательно чтобы все буквы в этом слове были различными. Укоротим русский алфавит до 20 символов. Выберем число К= 5 и ключевое слово "барин".

а

б

в

г

д

е

ё

ж

з

и

й

к

л

м

н

о

п

р

с

т

о

п

с

т

б

а

р

и

н

в

г

д

е

ё

ж

з

й

к

л

м

Ключевое слово записывается под буквами алфавита, начиная с буквы, числовой код которой совпадает с выбранным числом К. Оставшиеся буквы алфавита подстановки записываются после ключевого слова в алфавитном порядке. Если в ключевом слове есть повторяющиеся символы, то при повторной встрече они выбрасываются из ключевого слова, например, "барабан" будет выглядеть как "барн".

Шифр АТБАШ. Название происходит от букв древнесемитского алфавита первой и последней, второй и предпоследней и отражает принцип шифрования. Правило шифрования состоит в замене i -го символа алфавита символом с номером n - i + 1, где n - число символов в алфавите.

Шифрующие таблицы Трисемуса. Для получения шифротекста использовалась таблица для записи букв алфавита и ключевое слово. Ключом служило ключевое слово и размеры таблицы. В таблицу вписывается сначала ключевое слово, причём повторяющиеся буквы отбрасываются. Затем таблица дополнялась символами алфавита не вошедшими в ключевое слово. Например, для алфавита русских символов можно использовать таблицу 4х8 или 6х6. При шифровании находят в таблице очередной символ открытого текста и записывают в шифртекст символ, расположенный ниже в том же столбце. Если символ оказывается в самой нижней строке, то берут символ из верхней строки.

Шифр Полибия. Использует буквы алфавита, записанные в квадратную таблицу. Каждый символ заменяется парой символов, обозначающих строку и столбец, на пересечении которого стоит буква открытого текста. Применительно к латинскому алфавиту квадрат Полибия имеет следующий вид.

	1(а)	2(b)	3(c)	4(d)	5(e)
1(а)	A	B	C	D	E
2(b)	F	G	H	I,J	K
3(c)	L	M	N	O	P
4(d)	Q	R	S	T	U
5(e)	V	W	X	Y	Z

В скобках указаны символы, которыми вместо чисел можно обозначать строки и столбцы.

Квадрат Полибия можно использовать и с ключом, каждый символ которого обозначает строку и столбец, как показано ниже. Ключевым словом здесь является "TABLE".

	T	A	B	L	E
T	A	B	C	D	E
A	F	G	H	I,J	K
B	L	M	N	O	P
L	Q	R	S	T	U
E	V	W	X	Y	Z

Дата добавления: 2015-06-04