Шифры перестановки. Шифр простой подстановки

Шифр простой подстановки

При шифровании заменой (подстановкой) символы шифруемого текста заменяются символами того же или другого алфавита с заранее установленным правилом замены. В шифре простой замены каждый символ исходного текста заменяется символами того же алфавита одинаково на всем протяжении текста. Часто шифры простой замены называют шифрами одноалфавитной подстановки. Частным случаем шифра простой замены является шифр Цезаря. Свое название этот шифр получил по имени русского императора Гая Юлия Цезаря, который использовал этот шифр при переписке.

При шифровании исходного текста каждая буква заменялась на другую букву того же алфавита по следующему правилу. Заменяющая буква определялась путем смещения по алфавиту от исходной буквы на К букв. При достижении конца алфавита выполнялся циклический переход к его началу. Цезарь использовал шифр замены при смещении К=3. Такой шифр замены можно задать таблицей подстановок, содержащий соответствующие пары букв открытого текста и шифртекста.

Для реализации алгоритма шифрования данных в режиме простой замены используется только часть блоков общей криптосистемы. Криптосистема, реализующая алгоритм расшифрования в режиме простой замены имеет тот же вид, что и при зашифровании.

При шифровании перестановкой символы шифруемого текста переставляются по определенному правилу в пределах блока этого текста. Шифры перестановки являются самыми простыми и, вероятно, самыми древними шифрами.

Шифрующие таблицы

С начала эпохи Возрождения начала возрождаться и криптография. Наряду с традиционным применением криптографии в политике, дипломатии и военном деле появляются и другие задачи – защита интеллектуальной собственности от преследований инквизиции или заимствований злоумышленников. В разработанных шифрах перестановки того времени применяются шифрующие таблицы, которые в сущности задают правила перестановки букв в сообщении.

В качестве ключа в шифрующих таблицах используются:

· Размер таблицы;

· Слово или фраза, задающие перестановки;

· Особенности структуры таблицы.

Одним из самых примитивных табличных шифров перестановки является простая перестановка, для которой ключом служит размер таблицы.

Несколько большей стойкостью к раскрытию обладает метод шифрования, называемый одиночной перестановкой по ключу. Этот метод отличается от предыдущего тем, что столбцы таблицы переставляются по ключевому слову, фразе или набору чисел длиной в строку таблицы.

Применим в качестве ключа, например, слово Пеликан, а текст сообщения Терминатор прибывает седьмого в полночь (тнпве глеар адонр тиеьв омобт мпчир ысооь). На рисунке показаны две таблицы, заполненные текстом сообщения и ключевым словом, при этом левая таблица соответствует заполнению до перестановки, а правая таблица - заполнению после перестановки.

Ключ →

П	Е	Л	И	К	А	Н
Т	Н	П	В	Е	Г	Л
Е	А	Р	А	Д	О	Н
Р	Т	И	Е	Ь	В	О
М	О	Б	Т	М	П	Ч
И	Р	Ы	С	О	О	Ь

А	Е	И	К	Л	Н	П
Г	Н	В	Е	П	Л	Т
О	А	А	Д	Р	Н	Е
В	Т	Е	Ь	И	О	Р
П	О	Т	М	Б	Ч	М
О	Р	С	О	Ы	Ь	И

До перестановки. После перестановки.

Рис. 3. Таблицы, заполненные ключевым словом и текстом сообщения.

В верхней строке левой таблицы записан ключ, а номер под буквами ключа определены в соответствии с естественным порядком соответствующих букв ключа в алфавите. Если бы в ключе встретились одинаковые буквы, они бы были пронумерованы слева направо. В правой таблице столбцы переставлены в соответствии с упорядоченными номерами букв ключа. При считывании содержимого правой таблицы по строкам записи шифртекста группам по пять букв получим шифрованное сообщение:

Дата добавления: 2014-01-05