Табличное шифрование методом двойной перестановки

В этом случае столбцы и строки таблицы идентифицируются десятичными цифрами по выбору шифровальщика, что и будет являться ключом шифрования и дешифрования, например: «53714826 3142». Первые шесть цифр идентифицируют столбцы шифрующей таблицы, а вторые четыре строки.

Исходная таблица имеет вид:

Производится перестановка столбцов:

Производится перестановка строк:

Зашифрованное сообщение считывается по строкам: «ЕОРОРНВГСЩЗНОЯНСИОБХПЕООИБАДЕИАО».

Процесс дешифрования осуществляется в обратном порядке по ключу шифрования (дешифрования) - «53714826 3142». Сначала производится перестановка строк, а затем перестановка столбцов. Исходный текст выводится по столбцам.

2.4. Шифрование методом подстановки осуществляется заменой символов исходного (шифруемого) текста символами того же алфавита или любого другого алфавита в соответствии с выбранными правилами.

Простейшим примером является одноалфавитная подстановка, получившая название шифр Цезаря.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э

26 29 30 31 32 33

Ы Ю Я Ь Ъ Й

В качестве ключа шифрования выбирается число позиций, например 5.

0 1 2 3 4 5

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

ЮЯ ЬЪ Й А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ы

Шифрование производится заменой символов алфавита верхней строчки на символы алфавита нижней строчки.

Например: исходный текст: «ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИСХОДНОГО СООБЩЕНИЯ» в зашифрованном виде отображается как «КЛАИЯЛЮВИЬЮЗГА ГМРИЙЗИЪИ МИИЯФАЗГШ». Процесс дешифрования осуществляется в обратном порядке.

Последующей модификацией одноалфавитной подстановки Цезаря является метод аффинной системы подстановок Цезаря.

В указанной системе шифрования производятся операции сложения и умножения по модулю m над элементами целых чисел множества Z_m, т.е. производится отображение исходного множества на множестве Z_m.

В общем виде алгоритм такого преобразования имеет вид:

E_a,b : Z_m → Z_m

E_a,b: t → E_a,b(t)

E_a,b(t) = a·t + b (mod m)

Где a,b – целые числа, 0 ≤ a,b < m, НОД (a,m) = 1.

При таком преобразовании в дальнейшем буква, соответствующая числу t заменяется на букву, соответствующую числовому значению (a·t + b) по модулю m. Такое преобразование однозначно и справедливо только в том случае, если наибольший общий делитель (НОД) чисел a и m равен единице, т.е. a и m должны быть взаимно простыми числами.

Например при работе с русским алфавитом модуль m (mod m) равен 32 (m=32), выберем a=3, b=5. В этом случае a и m взаимно простые числа НОД(a,m) = 1. НОД(3, 32) = 1.

Цифровая таблица преобразования имеет следующий вид:

Подставляя в цифровую таблицу вместо цифр, соответствующие им буквы русского алфавита, получим таблицу подстановок элементов русского алфавита, т.е. будет установлено соответствие для букв открытого текста и шифртекста.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Пример шифрования открытого текста с помощью аффинной подстановки Цезаря будет иметь вид:

Исходный открытый текст: «ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИСХОДНОГО СООБЩЕНИЯ».

Шифртекст: «РУХНИУЕЫНМЕКЬХ ЬЦБНТКНПН ЦННИОХКЬЭ».

Следующей разновидностью преобразований открытого текста методом подстановки является система шифрования Цезаря с ключевым словом, которая также является одноалфавитной системой подстановки. В этом случае преобразование открытого текста производится с помощью множества элементов естественного алфавита, которое образуется в результате смещения и изменения порядка расположения символов естественного алфавита (любой модификации или совокупности различных алфавитов) за счет введения ключевого слова или ключевой фразы.

В этом случае, ключевое слово или ключевая фраза подписывается под буквами естественного алфавита, начиная с выбранной позиции, которая также входит в состав ключа шифрования. Причем, из ключевого слова или ключевой фразы исключаются повторы одинаковых символов, например ключевая фраза «КОДИРОВАНИЕ ТЕКСТА» будет иметь вид: «КОДИРВАНЕ ТС».

Следовательно, соответствие между символами открытого алфавита и символами шифртекста определится как:

- выбирается смещение позиции ключевого слова или фразы К=5;

- строится таблица соответствия по правилу – ключевое слово или ключевая фраза подписывается под символами естественного алфавита, начиная с выбранной позиции (К=5), оставшиеся буквы естественного алфавита выписываются после ключевого слова в алфавитном порядке.

0 1 2 3 4 5

Полученная таблица преобразования символов в одноалфавитной системе подстановки (аффинной системе Цезаря) используется для шифрования открытого текста. Процесс восстановления исходного текста из шифртекста осуществляется в обратном порядке.

Например требуется зашифровать фразу: «ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИСХОДНОГО ТЕКСТА», в этом случае шифртекст будет иметь вид: «ТСКЕЯСЮДЕБЮНИК ИБЛЕЙНЕЪЕ ГКРЕГЮ».

Одноалфавитные монограммные таблицы Трисимуса позволяют осуществлять преобразования открытого текста по выбранному ключевому слову, для чего изначально определяется размер таблицы, исходя из количества букв в выбранном естественном алфавите. Для русского алфавита число таких букв 32, следовательно, одним из размеров шифрующей таблицы будет 4 строки и 8 столбцов.

Например, шифруется фраза: «ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИСХОДНОГО ТЕКСТА» по выбранному ключевому слову «АЛГОРИТМ». Сначала в таблицу вписывается ключевое слово, исключая повторы одинаковых букв, а затем в алфавитном порядке все остальные буквы алфавита. Шифрование открытого текста заменой буквы открытого текста на букву, расположенную ниже ее в том же столбце, если буква открытого текста оказалась в нижней строке таблицы, то выбирается буква в верхней строке того же столбца.

Открытый исходный текст: «ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИСХОДНОГО ТЕКСТА».

Шифртекст: «ЩЖФЕПЖБЦЕСБШЗФ ЗЭЯЕУШЕДЕ КФЧЭКБ».

Наряду с простотой преобразования одноалфавитные шифры обладают существенным недостатком слабой криптостойкостью, т.к. криптоаналитические атаки, основанные на подсчете частот появления отдельных элементов алфавита в шифртекстах, позволяют распознать элементы открытого текста, а следовательно и весь зашифрованный текст.

Поиск по сайту: