Глава 2.

ОБЩИЕ АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ АНАЛИЗА ОСНОВНЫХ ТИПОВ ШИФРОВ

Основное в этой главе…

Элементарные шифры…..……….....24

Основные типы шифров……..……..26

Алгоритмические проблемы, связанные со стойкостью основных типов шифров……………………………….…32

24 Глава 2. ОБЩИЕ АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ АНАЛИЗА ОСНОВНЫХ ТИПОВ ШИФРОВ

За многие века существования тайнописи было изобретено и практически опробовано огромное количество систем шифрования. Дошедшие до нас основные принципы шифрпреобразований явились результатом длительной эволюции и, по всей видимости, являются теми элементарными составляющими, которые являются основой для построения качественных шифрующих алгоритмов [5,7,8].

2.1. Элементарные шифры

Шифр замены (шифр подстановки) - метод шифрования, при котором каждый элемент исходного текста взаимнооднозначно заменяется одним, либо несколькими знаками некоторого алфавита. Шифр простой замены заменяет каждый знак входного алфавита на некоторый знак из того же алфавита. Результат замены не зависит от расположения знака в открытом тексте. Ключами для шифров замены являются таблицы замены.

Следующий пример представляет собой так называемый шифр двухзначной замены, в котором каждая буква входного алфавита взаимно однозначно заменяется парой цифр.

Таблица 1. Шифр двухзначной замены

		0	1	2	3	4	T O B E O R N O T T O B E
							133002243014113013 13300224
	0	v	p	b	a	c
	1	q	n	z	t	r
	2	d	u	x	l	e
	3	o	j	s	i	f
	4	k	g	v	h	m
	5	w

Возможно построение шифра, аналогичного шифру замены, когда в такте шифрования могут преобразовываться группы разной значности. Таким свойством обладают шифрсистемы, называемые кодами. Специфической особенностью кодов является то, что они оперируют не с произвольными

Элементарные шифры 25

комбинациями символов, а со словами, слогами и фразами. Преимуществом кодов является сжатие информации при зашифровании, поскольку кодовые группы, как правило, короче величин, которые они заменяют, а недостатком – то, что словарный состав кода рассчитан на определенный характер переписки, т.е. специализирован.

Шифры замены часто приводятся в специальной и популярной литературе в качестве примеров слабых шифров. Необходимо отметить, что, как и для любого другого шифра, это может быть верным лишь в конкретных случаях. Например, алгоритмы DES, ГОСТ 28147-89 базируются на шифре замены, а алгоритм шифрования RSA реализует этот шифр непосредственно.

Шифры перестановки отличаются от шифров замены тем, что при зашифровании буква открытого текста переходит не в фиксированный знак алфавита, а в другую букву того же открытого текста, в результате чего буквы располагаются на новых местах, т.е. переставляются.

Ключи для таких шифров представляются в виде подстановок размерности до длины текста включительно. Шифры перестановки имеют много разновидностей, отличающихся в основном тем, каким способом порождаются ключи. В ручных системах, например, для этой цели используются различные варианты размещения открытых текстов в площади различной конфигурации и выписки его по закону, который содержится в секрете.

Шифры гаммирования. Широко распространенные примеры шифра данного типа основаны на т.н. операции сложения чисел по некоторому модулю.

Символы алфавита открытого текста, предварительно заменяемые на числа, складываются с элементами некоторой числовой последовательности, которая называется гаммой. Процедура зашифрования называется модульным гаммированием, а количество знаков в алфавите - модулем гаммирования.