Тема 4. Традиційні симетричні криптосистеми. Шифри складної заміни

План

1 Шифр Гронсфельда

2 Система шифрування Віженера

3 Шифр “Подвійний квадрат Уітстона”

4 Одноразова система шифрування

5 Шифрування методом Вернама

6 Роторні машини

7 Шифрування методом гамірування

Шифри складної заміни

Шифри складної заміни називають багатоалфавітними тому, що для шифрування кожного символа вихідного повідомлення застосовують свій шифр простої заміни.

Багатоалфавітна підстановка послідовно й циклічно змінює використовувані алфавіти.

При r-алфавітній підстановці символ вихідного повідомлення замінюється символом з алфавіту, символ – символом з алфавітуі т. д., символзаміняється символомз алфавіту.

Загальна схема багатоалфавітної підстановки для випадку наведена в таблиці 1.

Таблиця 1

Вхідний символ:	X0	X1	X2	X3	X4	X5	X6	X7	X8	X9
Алфавіт підстановки:	В0	B1	B2	В3	В0	B1	B2	В3	В0	B1

Ефект використання багатоалфавітної підстановки полягає в тому, що забезпечується маскування природної статистики вихідної мови, тому що конкретний символ з вихідного алфавіту А може бути перетворений у кілька різних символів шифрувальних алфавітів ,. Ступінь забезпечуваного захисту теоретично пропорційна довжині періодуr у послідовності використовуваних алфавітів .

Багатоалфавітні шифри заміни запропонував та ввів у практику криптографії Ліон Баттіста Альберті, що також був відомим архітектором і теоретиком мистецтва. Його книга «Трактат про шифр», написана в 1566 р., являла собою першу у Европі наукову працю з криптології. Крім шифру багатоалфавітної заміни, Альберті також докладно описав пристрій з обертових колес для його реалізації. Криптологи всього світу вважають Л. Альберті основоположником криптології.

1 Шифр Гронсфельда

Шифр складної заміни, який називають шифром Гронсфельда, являє собою модифікацію шифру Цезаря за допомогою числового ключа. Для цього під літерами вихідного повідомлення записують цифри числового ключа. Якщо ключ коротший за повідомлення, то його запис циклічно повторюють.

Літерою шифротексту вважають літеру, яка зміщена за алфавітом на число позицій, відповідне цифрі ключа.

Наприклад, застосовуючи як ключ натуральне число 2718, одержимо для вихідного повідомлення ТАЄМНИЙ КЛЮЧ такий шифротекст:

Повідомлення

Т

А

Є

М

Н

И

Й

К

Л

Ю

Ч

Ключ

2

7

1

8

2

7

1

8

2

7

1

Шифротекст

Ф

Є

Ж

Ф

П

Н

Л

Т

Н

Е

Ш

Щоб зашифрувати першу букву повідомлення Т, використовуючи першу цифру ключа 2, потрібно відрахувати другу літеру від Т у алфавіті

Т	У	Ф
	1	2

виходить перша літера шифротексту Ф.

Криптоаналіз шифру Гронсфельда

Слід зазначити, що шифр Гронсфельда розкривається відносно легко, якщо врахувати, що в числовому ключі кожна цифра має тільки десять значень, виходить, є лише десять варіантів прочитання кожної літери шифротексту. З іншого боку, шифр Гронсфельда допускає подальші модифікації, що поліпшують його стійкість, зокрема, подвійне шифрування різними числовими ключами.