Многоалфавитные шифры замены. Шифр Виженера

Одна из основных проблем простой замены – это неустойчивость к атакам, основанным на вероятностном шифровании. При достаточно большой длине шифротекста это шифр легко взламывается путем подсчета появлений одинаковых символов. Криптографы долгое время искали возможность защитить криптоалгоритмы от подобных атак. Результатом стали шифры, использующие для шифрования более чем один алфавит. Эти шифры получили название многоалфавитных.

Многоалфавитные шифры используют два и более алфавитов для шифрования. Вместо замены «один – в - один», как в моноалфавитных шифрах, используется замена «один – во - многие».

Шифр Виженера предложенный Блезом Виженером является шифром многоалфавитной замены.

Рассмотрим шифр Виженера на примере английского алфавита. Он основан на следующей таблице замены:

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

B

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

C

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

D

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

E

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

F

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

G

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

H

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

I

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

J

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

K

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

L

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

M

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

N

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

O

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

P

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

Q

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

R

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

R

S

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

R

Q

T

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

R

Q

R

U

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

R

Q

R

S

V

V

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

R

Q

R

S

T

W

W

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

R

Q

R

S

T

U

X

X

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

R

Q

R

S

T

U

V

Y

Y

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

R

Q

R

S

T

U

V

W

Z

Z

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

R

Q

R

S

T

U

V

W

X

Шифр Виженера является модификацией шифра Цезаря. Это легко проследить, внимательно рассмотрев ряды таблицы замены. Первый ряд здесь имеет сдвиг, равный 04 второй ряд имеет сдвиг, равный 1; … последний ряд имеет сдвиг, равный 25.

Шифр Виженера предполагает использование данной таблицы замены и секретного ключа.

Пример 8.

Пусть необходимо зашифровать следующий открытый текст: «TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION», используя секретный ключ «RELATIONS».

Решение:

Разобьем процесс шифрования на следующие этапы:

1. Записываем секретный ключ над открытым текстом столько раз, сколько потребуется, чтобы длина ключа совпала с длиной открытого текста. Т.е. получим периодический ключ:

   Периодический ключ:	RE LA TI ONS RE LA TION SR ELA TIONSREL
   Открытый текст:	TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION

2. Чтобы зашифровать открытый текст с помощью полученного периодического ключа и таблицы замены, приведенной выше, необходимо:

• Найти букву, стоящую на пересечении строки, названием которой является очередная буква открытого текста, и столбца, названием которого является очередной символ периодического ключа;

• Записать полученный символ криптограммы;

• Повторять предыдущие пункты до тех пор, пока не будет зашифрован весь текст.

После шифрования получим криптограмму:

«KS ME HZ BBL KS ME MPOG AJ XSE JCSFLZSY».

Для расшифровки такой криптограммы используется следующий алгоритм:

1. Необходимо найти столбец, названием которого является очередной символ секретного ключа.

2. В этом столбце нужно найти строку, содержащую очередной символ криптограммы.

3. В качестве очередного символа открытого текста надо записать название полученной строки.

Секретный ключ	RE LA TI ONS RE LA TION SR ELA TIONSREL
Криптограмма	KS ME HZ BBL KS ME MPOG AJ XSE JCSFLZSY
Открытый текст	TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION