Одноалфавитные шифры

Шифры замены (подстановки)

Блочные алгоритмы симметричного шифрования

Шифры простой перестановки:

Шифр простой перестановки переупорядочивает текст регулярным образом в соответствии с выбранным ключом или правилом перестановки.

Пример 1. В шифре простой колонной перестановки исходный текст записывается построчно (число букв в строке фиксировано), а шифротекст получается считыванием букв по колонкам.

Зашифруем текст: «Юстас Алексу встречайте связного» в виде таблицы из 6 строк и 5 колонок.

Ю	С	Т	А	С
А	Л	Е	К	С
У	В	С	Т	Р
Е	Ч	А	Й	Т
Е	С	В	Я	З
Н	О	Г	О	Ъ

В тексте не используются пробелы. Оставшиеся пустые клетки заполним символом «Ъ». Шифротекст получится считыванием букв по колонкам: ЮАУЕЕНСЛВЧСОТЕСАВГАКТЙЯОССРТЗЪ.

Для расшифрования такого текста нужно знать ключ – правило 6х5. Иногда результат одной перестановки еще раз переставляется – сложная перестановка.

Пример 2. Зашифруем тест «ЗАСЕДАНИЕ СОСТОИТСЯ ЗАВТРА ЮСТАС», используя блоки из 6 символов и ключ 245136, Делим текст без пробелов на блоки по 6 символов в каждом.

З

А

С

Е

Д

А

Н

И

Е

С

О

С

Т

О

И

Т

С

Я

З

А

В

Т

Р

А

Ю

С

Т

А

С

Ъ

Переставляем символы в блоке согласно ключу: на 1-ое место в блоке ставим 2-ой символ; на 2-ое место – 4-й символ; на 3-е место в блоке ставим 5-ый символ и т.д. Получаем зашифрованный текст:

А

Е

Д

З

С

А

И

С

О

Н

Е

С

О

Т

С

Т

И

Я

А

Т

Р

З

В

А

С

А

С

Ю

Т

Ъ

Для того, чтобы расшифровать шифротекст, нужно еще раз выполнить перестановку в блоке. Используется тот же самый ключ и для шифрования и для расшифрования.

Шифром замены называется алгоритм шифрования, который производит замены каждой буквы открытого текста, на какой-либо символ шифрованного текста. Получатель сообщения расшифровывает его путем обратной замены.

В классической криптографии различают четыре разновидности шифров замены:

1. Простая замена (одноалфавитный шифр). Каждая буква открытого текста заменяется на один и тот же символ шифротекста.

2. Омофонная замена. Замена, аналогичная простой замене с единственным отличием: каждой букве открытого текста ставится в соответствие несколько символов шифротекста

А→ 5, 13, 25, 57.

Б→ 7, 19, 31, 43. Ключом являются шифровальные таблицы.

3. Блочная замена – шифрование открытого текста производится блоками. Например, блоку «АБА» соответствует блок «PHP», а блоку «АББ» – «СЛЛ» и т. д.

4. Многоалфавитная замена состоит из нескольких шифров простой замены. Например, могут использоваться 5 шифров простой замены, а кокой из них применяется для шифрования конкретного символа в открытом тексте зависит от его положения в тексте.

К одноалфавитным шифрам относится и исторически известный шифр Цезаря, в котором каждая буква открытого текста заменялась третьей по счету буквой латинского алфавита (с учетом циклического сдвига). Вскрытие такого шифра осуществлялось путем перебора возможных ключей, в качестве которых используется величина сдвига букв в сообщении до появления осмысленного текста.

Примером шифра простой замены может служить программа ROT13, которую обычно можно найти в ОС UNIX. С ее помощью буква «A» открытого текста на английском языке заменяется на букву «N», «B» – на «O» и т. д. ROT13 циклически сдвигает каждую букву английского алфавита на 13 позиций вправо. Чтобы получить исходный текст, надо применить функцию шифрования ROT13 еще раз:

Р= ROT13(ROT13(Р)).

При простой одноалфавитной подстановке каждый знак Mi, принадлежащий алфавиту А, заменяется соответствующим знаком Hi, принадлежащий к алфавиту шифротекста В. Соответствие между знаками алфавитов А и В задается с помощью кодовой таблицы или выражения. Например, при использовании обобщенного «шифра Цезаря» выражение, устанавливающее связь между алфавитами А и В, имеет вид:

F(Hi)=(F(Mi)+p) mod K, где

K – число знаков в алфавите.

р – постоянная величина сдвига

F(Hi) и F(Mi) - это числа, соответствующие буквам алфавита алфавитов А и В, которые в рассматриваемом случае состоят из одних и тех же символов.

Переход к шифротексту осуществляется в результате суммирования с некоторой постоянной величиной р. Шифрование этим способом эквивалентно сдвигу алфавита на фиксированное число позиций.

Однако, несмотря на то, что число возможных перестановок букв алфавита равно 26!, шифры одноалфавитной замены не являются высокостойкими. Все шифры простой замены легко взламываются с использованием современных компьютеров, поскольку замена недостаточно хорошо маскирует стандартные частоты встречаемости букв в открытом тексте.

Дата добавления: 2014-01-06