Материал: Щерба В.В. Криптографическая защита информации

12

происхождения. Одна из первых книг, специально посвященная описанию некоторых шифров, издана в 855 г.; она называлась «Книга о большом стремлении человека разгадать загадки древней письменности». В XV в. издается 14-томная энциклопедия «Шауба аль-Аша», содержащая систематический обзор всех важнейших областей человеческого знания, включающая раздел о криптографии, в котором, в частности, впервые как результат исследования Корана приводится перечень букв в порядке частоты их употребления в арабском языке и рассматриваются примеры раскрытия шифров методом частотного анализа встречаемости букв.

Значительный шаг в криптографии был сделан в XV в. благодаря исследованиям известного итальянского философа, живописца, архитектора Леона Альберти. В своих работах Альберти предложил шифр, основанный на использовании шифровального диска.

Шифровальный диск представлял собой конструкцию из двух соосных дисков разного диаметра, вложенных друг в друга. Больший из них – неподвижный – был разделен на 24 сектора, в которые вписаны 20 букв латинского алфавита в естественном порядке и 4 цифры. При этом из 24-буквенного алфавита удалены 4 буквы, без которых, подобно русским буквам Ё, Й, Ь, Ъ, можно обойтись. Меньший диск – подвижный – был также разбит на 24 сектора, в которые вписаны все буквы, но смешанного латинского алфавита.

Имея два таких прибора, корреспонденты договаривались о первой индексной букве подвижного диска. При шифровании сообщения отправитель устанавливал индексную букву против любой буквы алфавита большого диска. Он информировал получателя сообщения о взаимоположении дисков, записывая выбранную букву в качестве первой буквы шифрованного текста. Очередная буква открытого текста отыскивалась на неподвижном диске, и стоящая напротив нее буква меньшего диска являлась результатом ее зашифрования. После того как зашифровывалось несколько букв открытого текста положение индексной буквы изменялось, что также различными способами передавалось получателю.

Этот шифр имел существенную особенность, которая делает изобретение Альберти событием в криптографии. В отличие от ранее известных шифров простой замены впервые для преобразования открытого текста, по существу, использовался не один, а несколько алфавитов. Впоследствии такие шифры получили название многоалфавитных.

14

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч ШЩ Ы Э Ю Я А В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш ЩЫ Э Ю Я А Б

Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р

Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ч Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ш Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Щ Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Ы Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Ю Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Я А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю

Рис. 1.2. Таблица Трикемия

Несколько позже Джованни Белазо предложил некоторое усложнение многоалфавитного шифра за счет использования буквенного, легко запоминаемого ключа, который он назвал паролем. Паролем могли служить какое-либо слово или целая фраза. Пароль записывался над строками открытого текста и определял выбор алфавита для очередной замены, а именно: символ пароля, расположенный над символом открытого текста, рассматривался в качестве первого символа алфавита таблицы Трикемия.

Идеи Альберти об использовании смешанных алфавитов, Трикемия о посимвольной замене, предложения Белазо о применении паролей объединил в достаточно современной концепции шифров мно-

15

гоалфавитной замены итальянец Джованни де ла Порта. В 1563 г. он опубликовал, по существу, учебник по криптографии «О тайной переписке». Де Порта, в частности, предложил использовать квадратную таблицу с периодически сдвигаемым смешанным алфавитом и паролем (ключом), который он рекомендовал выбирать достаточно длинным (рис. 1.3. Таблица де Порта).

Преобразование открытого текста с помощью предложенного шифра осуществляется следующим образом. Над строками открытого текста записывается выбранный пароль. Каждый символ пароля используется как первый символ алфавита таблицы (заглавные символы первого столбца) и тем самым определяет текущий алфавит замены. Символ открытого текста, расположенный под символом пароля, отыскивается в верхнем или нижнем полуалфавите выбранного алфавита и заменяется соответствующим ему символом второго полуалфавита.