Материал: Лекция 2_2

Таким чином, вихідне повідомлення FANCIFUL перетвориться в шифротекст UFSLDUNM

Перевагою аффінної системи є зручне керування ключами – ключі шифрування та розшифрування подаються в компактній формі у вигляді пари чисел (а, b). Недоліки аффінної системи аналогічні недолікам системи шифрування Цезаря.

4 Система Цезаря із ключовим словом

Система шифрування Цезаря із ключовим словом є одноалфавітною системою підстановки. Особливістю цієї системи є використання ключового слова для зсуву й зміни порядку символів в алфавіті підстановки.

Виберемо деяке число k, 0k<25, і слово або коротку фразу як ключове слово. Бажано, щоб всі букви ключового слова були різними. Однак ця вимога не є обов'язковою. Можна просто записати ключове слово (або фразу) без повторення однакових букв.

Нехай ключовим словом є слово «DIPLOMACY» і число k = 5.

Ключове слово записується під буквами алфавіту, починаючи з букви, числовий код якої збігається з обраним числом k:

Букви, що залишилися, алфавіту підстановки записуються після ключового слова за абеткою:

5 Таблиці Трисемуса

В 1508 р. абат з Німеччини Йоганн Трисемус уперше описав застосування таблиць, що шифрують, заповненим алфавітом у випадковому порядку. Для одержання такого шифру заміни звичайно використовували таблицю для запису букв алфавіту та ключового слова (або фрази). У таблицю спочатку заносили по рядках ключове слово, причому букви, які повторюються, відкидалися. Потім ця таблиця доповнювалася буквами алфавіту, що ввійшли в неї з ключовим словом.

Оскільки ключове слово або фразу легко зберігати в пам'яті, то такий підхід спрощував процеси шифрування й розшифрування.

Розглянемо цей метод шифрування на прикладі. Для українського алфавіту таблиця, що шифрує, може мати розмір 48 (32 літери алфавіту). Виберемо як ключ слово “БАНДЕРОЛЬ”. Таблиця для шифрування має вигляд, поданий на рисунку 2.

Рисунок 2 – Таблиця для шифрування за методом Трисемуса з ключовим словом “БАНДЕРОЛЬ”

При шифруванні в таблиці знаходять чергову букву відкритого тексту й записують у шифротекст букву, розміщену нижче неї в тому самому стовпці. Якщо буква тексту виявляється в нижньому рядку таблиці, тоді для шифротексту беруть верхню букву з того самого стовпця.

Наприклад, при шифруванні за допомогою таблиці (рис. 2) повідомлення “МАГІСТРАЛЬ ЗРУЙНОВАНО”, одержимо шифротекст, записаний блоками по п’ять букв

ЧВКУЩ ЮЗВШЇ СЗЯХГ ИЙВГИ.

Такі табличні шифри називаються монограмними, тому що шифрування виконується по одній букві.

Криптографічний аналіз системи одноалфавітної заміни

Криптоаналіз системи одноалфавітної заміни, аналогічно шифру Цезаря, починається з підрахунку частот появи символів: визначається число появ кожної букви в шифротексті. Потім отриманий розподіл частот букв у шифротексті порівнюється з розподілом частот букв в алфавіті вихідних повідомлень, наприклад, в українському. Буква з найвищою частотою появи в шифротексті замінюється на букву з найвищою частотою появи в українській мові і т.д. Імовірність успішного розкриття системи шифрування підвищується зі збільшенням довжини шифротексту.

Маючи підстановку для кожної букви довільного повідомлення, легко виконати шифрування. Так вихідне повідомлення CHANGE DETALIES шифрується як WPUYIZ XZJUALZH.

Безсумнівною перевагою системи Цезаря із ключовим словом є те, що кількість можливих ключових слів практично невичерпна. Недоліком цієї системи є можливість злому шифротексту на основі аналізу частот появи букв.