Основы криптографии Учебное пособие - Алферов А.П.
ISBN 5-85438-025-0
Скачать (прямая ссылка):
92
Классификация шифров
Шифры Шифры Композиционные
замены перестановки шифры
Многозначные Однозначные Маршрутные
замены замены перестановки
Симметричные
шифры
Асимметричные
шифры
Столбцовые
(строчные)
перестановки
Решетки,
лабиринты
Поточные Блочные
шифры шифры
Одноалфавитные M ногоалфавитные -> Шифры
шифры шифры гаммирования
Рис. 14
Прокомментируем приведенную схему. Подчеркнем, что стрелки, выходящие из любого прямоугольника схемы, ука-
93
І лава З
зывают лишь на наиболее значимые частные подклассы шифров. Пунктирные стрелки, ведущие из подклассов шифров перестановки, означают, что эти шифры можно рассматривать и как блочные шифры замены в соответствии с тем, что открытый текст делится при шифровании на блоки фиксированной длины, в каждом из которых производится некоторая перестановка букв. Одноалфавитные и многоалфавитные шифры могут быть как поточными, так и блочными. В то же время шифры гаммирования, образующие подкласс многоалфавитных шифров, относятся к поточным, а не к блочным шифрам. Кроме того, они являются симметричными, а не асимметричными шифрами.
Далее мы рассмотрим свойства большинства из указанных на схеме классов шифров.
Контрольные вопросы
1. С какими примерами шифров замены и перестановки Вы познакомились в историческом обзоре?
2. Существуют ли шифры, не являющиеся ни шифрами замены, ни шифрами перестановки?
3. Приведите пример шифра многозначной замены.
4. Может ли блочный шифр быть шифром разнозначной замены?
5. Может ли шифр простой замены быть равнозначным , разнозначным, блочным шифром?
6. В каком случае шифр гаммирования является одноалфавитным шифром?
7. Каково максимальное число простых замен, из которых может состоять многоалфавитный шифр?
8. Можно ли рассматривать множество возможных открытых и шифрованных текстов как множество шифровели-чин и шифрообозначений шифра замены?
94
Глава 4
Шифры перестановки
В историческом обзоре упоминались некоторые типы шифров перестановки. Среди них — шифр Сцитала, атбаги, поворотная решетка Кардано. В самом общем виде шифр перестановки определен в гл. 3. Ключом шифра является перестановка номеров букв открытого текста. Зависимость ключа от длины текста создает значительные неудобства в использовании шифра. В силу этого был предложен ряд частных шифров перестановок, которые можно применять для зашифрования текстов любой длины.
§ 4.1. Маршрутные перестановки
Широкое применение получили так называемые маршрутные перестановки, основанные на некоторой геометрической фигуре. Отрезок открытого текста записывается в такую фигуру по некоторой траектории. Шифрованным текстом является последовательность, полученная при выписывании текста по другой траектории. Например, можно записывать сообщение в прямоугольную таблицу, выбрав такой маршрут: будем двигаться по горизонтали, начиная с левого верхнего угла, поочередно слева направо и справа налево. Списывать же сообщение будем по другому маршруту: по вертикалям, начиная с верхнего правого угла и двигаясь поочередно сверху вниз и снизу вверх.
Пример (маршрутной перестановки)
Зашифруем указанным выше способом фразу пример маршрутной перестановки, используя прямоугольную таблицу размером 4x7:
95
І лава 4
п P и M е P M
H T У P ш P а
о й п е P е с
и к в о H а T
Зашифрованная фраза выглядит следующим образом: мастаеррешрноермвпуиртикионп
Обращение описанных шагов при расшифровании не представляет труда.
Широкое распространение получила разновидность маршрутной перестановки, называемая вертикальной перестановкой. В этой системе также используется прямоугольная таблица, в которую сообщение записывается обычным образом (по строкам слева направо). Выписывается же сообщение по вертикалям (сверху вниз), при этом столбцы выбираются в порядке, определяемом числовым ключом.
Пример {вертикальной перестановки)
Зашифруем фразу вот пример шифра вертикальной перестановки, используя прямоугольник размером 6 х 7 и числовой ключ (5,1,4,7,2,6,3) •
5 1 4 7 2 6 3
в о T п P и M
е P ш и ф P а
в е P T и к а
л ь H о й п е
P е с T а H о
в к и
96
Шифры перестановки
Отметим, что нецелесообразно заполнять последнюю строку прямоугольника “нерабочими” буквами, так как это дало бы противнику, получившему в свое распоряжение данную криптограмму, сведения о длине числового ключа. В самом деле, в этом случае длину ключа следовало бы искать среди делителей длины сообщения.
Теперь, выписывая буквы по столбцам в порядке, указанном числовым ключом, получим такую криптограмму:
ореъекрфийамааеотшрнсивевлрвиркпнпитот
При расшифровании, в первую очередь, надо определить число длинных столбцов, то есть число букв в последней строке прямоугольника. Для этого нужно разделить число букв в сообщении на длину числового ключа. Ясно, что остаток от деления и будет искомым числом. Когда это число определено, буквы криптограммы можно водворить на их собственные места, и сообщение будет прочитано естественным образом.
