Основные современные криптографические методы защиты электронной документации. Методы кодирования и шифрования в криптографии, страница 6

Приведем пример второго исторического шифра – шифра перестановки.

Выберем целое положительное число, например, 5; расположим числа от 1 до 5 в двухстрочной записи, в которой вторая строка – произвольная перестановка чисел верхней строки:

Тогда, например, фраза «РИМСКАЯ ИМПЕРИЯ», состоящая из 14 букв и дополняемая одной буквой (например, Ь) до ближайшего числа, кратного 5, то есть 15, после разбиения ее на пятизначные группы, будет выглядеть следующим образом:

РИМСК  АЯИМП  ЕРИЯЬ

Буквы каждой группы переставим в соответствии с указанной двухстрочной записью:

CИРКМ  МЯАПИ  ЯРЕЬИ

Полученный текст выписывается без пропусков: 

CИРКММЯАПИЯРЕЬИ.

При расшифровывании текст разбивается на группы по 5 букв и буквы переставляется в обратном порядке. Ключом шифра является выбранное число 5 и  порядок расположения чисел в нижнем ряду двухстрочной записи.

Еще одно изобретение древних греков – так называемый квадрат Полибия. (Полибий – греческий государственный деятель, полководец, историк, III  век до н. э.). Применительно к латинскому алфавиту, состоящему из 26 букв, в квадрат размером 5х5 клеток выписываются все буквы алфавита, при этом буквы I и J не различаются, I  отождествляется с буквой J .

Рис. 1

Квадрат Полибия

Шифруемая буква заменяется координатами квадрата, в котором она записана. Так, B заменяется на  AB, F на BA, R на  DB   и т. д. При расшифровывании каждая такая пара определяет соответствующую букву сообщения. Секретом в данном случае является сам способ замены букв. Ключ в данной системе отсутствует, так как используется фиксированный алфавитный порядок следования букв.

В усложненном варианте шифра Полибия используется произвольный (неалфавитный) порядок, который и является ключом для пользователя шифра. Однако, здесь есть опасность тайного ознакомления с ключом посторонних лиц. В качестве компромиссного решения был предложен ключ – пароль. Легко запоминаемый пароль выписывался без повторов в квадрат, а в оставшиеся клетки в алфавитном порядке выписывались буквы алфавита, отсутствующие в пароле. Например, пусть паролем является слово «THE TABLE». Тогда квадрат имеет следующий вид:

Рис. 2

Квадрат Полибия (усложненный)

Такой квадрат уже не нужно иметь при себе. Достаточно запомнить ключ - пароль.

С середины XVI века был известен способ шифрования, известный как «решетка Кардано». Для ее изготовления брался лист из твердого материала (картон, пергамент, металл), представлявший собой квадрат, в котором вырезаны «окна» (рис. 3). При шифровании решетка накладывалась на лист бумаги, и буквы открытого текста вписывались в «окна». При использовании всех «окон»  решетка поворачивалась на 90⁰, и вновь буквы открытого текста вписывались в «окна» повернутой решетки. Затем вновь производился поворот на 90⁰ и т. д. В один «заход» решетка работала 4 раза. Если текст был зашифрован не полностью, то решетка ставилась в исходное положение и вся процедура повторялась. Это не что иное, как шифр перестановки. Главное требование к решетке Кардано – при всех поворотах «окна» не должны попадать на одно и тоже место в квадрате, в котором образуется шифртекст.