«Загадочная криптография» (стр. 3 )

1.4. Знаменитые шифры.

Акростих – простейшая разновидность размещения букв шифрованной надписи в определенном условном порядке между другими буквами. Акростих-посвящение - наиболее распространенный вид за все время существования этой стихотворной формы. В заглавных буквах стихотворения, как правило, шифровалось имя того, кому это произведение было посвящено – благодетелю, любимому человеку или просто другу. Акростих-шифр. В нем зашифровано какое-то слово, фраза или даже целое предложение, которое не должны были заметить посторонние люди. Получил свое распространение такой акростих во времена свирепствования церковной инквизиции. А также в различные эпохи в странах, где цензура была особенно требовательной.

Простая литорея основана на замене одних букв другими по их месту в алфавите. При этом способе шифровки согласные буквы располагались в два ряда, например:

При письме вместо верхних согласных употреблялись нижние, и наоборот. Гласные же и полугласные («ь» и «ъ») оставались без замены. Мудрая литорея предполагает более сложные правила подстановки - каждая буква может заменяться определенным знаком (буквой, цифрой) или изображением.

Шифр Цезаря является частным случаем шифра простой замены (одноалфавитной подстановки). Свое название этот шифр получил по имени римского императора , который использовал этот шифр при переписке. При шифровании исходного текста каждая буква заменяется другой буквой того же алфавита по следующему правилу. Заменяющая буква определяется путем смещения по алфавиту к концу от исходной буквы на k букв. При достижении конца алфавита выполняется циклический переход к его началу.

Достоинством этой системы является простота шифрования и дешифрования. К недостаткам системы Цезаря следует отнести:

- сохраняется алфавитный порядок в последовательности заменяющих букв;

-при изменении значения k изменяются только начальные позиции такой последовательности;

- число возможных ключей k мало;

- шифр Цезаря легко вскрывается.

  Шифр Виженера.

  Этот шифр удобнее всего представлять себе, как шифр Цезаря с переменной величиной сдвига. Чтобы знать на сколько сдвинуть очередную букву открытого текста, заранее договариваются о способе запоминания сдвигов. Сам Виженер предлагал запоминать ключевое слово, величину сдвига. Ключевое слово повторяется столько раз, сколько нужно для замены всех букв открытого текста.

а	б	в	г	д	е	ё	ж	з	и	й	к	л	м	н	о	п
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
р	с	т	у	ф	х	ц	ч	ш	щ	ъ	ы	ь	э	ю	я
18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33

  Например, ключевое слово ВАЗА означает следующую последовательность сдвигов букв открытого текста

  Например, КРИПТОГРАФИЯ при таком способе шифрования преобразуется в шифротекст

НССРХПЛСГХСА

Одноразовые блокноты

Это способ шифрования был изобретен в 1917 году Мэйджором Джозефом Моборном и Гилбертом Вернамом. Одноразовый блокнот является большой неповторяющейся последовательностью символов ключа, распределенных случайным образом, написанных на кусочках бумаги и приклеенных к листу блокнота. Первоначально это была одноразовая лента для телетайпов. Отправитель использовал каждый символ ключа блокнота для шифрования только одного символа открытого текста. Шифрование представляет собой сложение символа открытого текста и символа ключа из одноразового блокнота.

Каждый символ ключа используется только единожды и для единственного сообщения. Отправитель шифрует сообщения и уничтожает использованные страницы блокнота или использованную часть ленты. Получатель, в свою очередь, используя точно такой же блокнот, дешифрирует каждый символ шифротекста. Расшифровав сообщение, получатель уничтожает соответствующие страницы блокнота или часть ленты. Новое сообщение - новые символы ключа.

Например, если сообщением является:

Ученье - свет, а неученье - чуть свет и на работу,

а ключевая последовательность в блокноте:

СОРБНЖУЕГПЕОПЪУА

то шифротекст будет выглядеть как: лжцпкм...

так как:

У+С=21+19=40 - 33=7 - л

Ч +О=25+16=41 - 33=8 - ж

Е+Р=6+18=24 - 33=24 - ц

Н+Б=15+2=17 - 33=17 - п

Ь+Н=30+15=45 - 33=12 - к

Е+Ж=6+8=14 - 33=14 – м

Шифр Гронсфельда

Принцип этого шифра довольно прост: берется легко запоминаемый лозунг. При шифровании знаки текста вписываются под цифрами лозунга. Очередная буква открытого текста заменялась буквой алфавита, отстоящей от нее вправо на количество букв, равной соответствующей цифре лозунга.

Например, текст, который нужно зашифровать: «ПРЕЗЕНТАЦИЯ»

Ключ: 235689

Алфавит: АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ

В результате с помощью метода графа Гронсфельда сообщение «ПРЕЗЕНТАЦИЯ» было преобразовано в набор символов «СУКННЦФГЫОЗ»

Шифр «Змейка»

Берётся текст, предназначенный для шифрования. Возьмем афоризм французского философа Рене Декарта: «Я мыслю,- значит, существую». Текст записывается без знаков препинания и пробелов:

ЯМЫСЛЮЗНАЧИТСУЩЕСТВУЮ.

Текст разбивается на группы по 5 букв. Недостающие 4 буквы заменяем буквой Х. Получаем:

ЯМЫСЛ ЮЗНАЧ ИТСУЩ ЕСТВУ ЮХХХ.

Затем вписываем в таблицу 5*5. В каждом квадрате по одной букве. Первую букву располагаем в верхнем левом квадрате, а заполняется слева направо сверху вниз. Затем перепишем буквы по направлению отсчёта с 1 по 25 клетку и начнём с нижней левой клетки.

я	м	ы	с	л
ю	з	н	а	ч
и	т	с	у	щ
е	с	т	в	у
ю	х	х	х	х

5	6	15	16	25
4	7	14	17	24
3	8	13	18	23
2	9	12	19	22
1	10	11	20	21

В результате получается следующее сообщение:
ЮЕИЮЯ МЗТСХ ХТСНЫ САУВХ ХУЩЧЛ. Если послать это сообщение своему знакомому, а он будет знать особенности этого шифра, то он сможет прочитать ваше сообщение. Используя этот принцип шифрования можно достаточно надёжно скрыть своё сообщение, так как порядок шифрования зависит исключительно от вашей договорённости с другом.

В криптографии квадрат Полибия, также известный как шахматная доска Полибия — оригинальный код простой замены, одна из древнейших систем кодирования, предложенная Полибием. Данный вид кодирования изначально применялся для греческого алфавита, но затем был распространен на другие языки.

Способ шифрования

Несмотря на то, что квадрат изначально создавался для кодирования, с его помощью можно успешно шифровать. Для того, чтобы зашифровать текст квадратом Полибия нужно сделать несколько шагов:

Шаг 1: Формирование таблицы шифрования

К каждому языку отдельно составляется таблица шифрования с одинаковым количеством пронумерованных строк и столбцов, параметры которой зависят от его мощности. Берутся два целых числа, произведение которых ближе всего к количеству букв в языке — получаем нужное число строк и столбцов. Затем вписываем в таблицу все буквы алфавита подряд — по одной на каждую клетку. При нехватке клеток можно вписать в одну две буквы.

Латинский алфавит

В современном латинском алфавите 26 букв, следовательно таблица должна состоять из 5 строк и 5 столбцов, так как 25=5*5 наиболее близкое к 26 число. При этом буквы I, J не различаются, так как не хватает 1 ячейки:

1	2	3	4	5
1	A	B	C	D	E
2	F	G	H	I	K
3	L	M	N	O	P
4	Q	R	S	T	U
5	V	W	X	Y	Z

Русский алфавит

Идею формирования таблицы шифрования проиллюстрируем для русского языка. Число букв в русском алфавите отличается от числа букв в греческом алфавите, поэтому размер таблицы выбран другой:

1	2	3	4	5	6
1	А	Б	В	Г	Д	Е
2	Ё	Ж	З	И	Й	К
3	Л	М	Н	О	П	Р
4	С	Т	У	Ф	Х	Ц
5	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь
6	Э	Ю	Я

Используя подобный алгоритм таблицу шифрования можно задать для любого языка. Чтобы расшифровать закрытый текст необходимо знать, таблицей шифрования какого алфавита он зашифрован.