Книга: Этюды для программистов

Основы шифрования

ЭВМ, безусловно, может оказать помощь, иначе Управление национальной безопасности просто пускает на ветер деньги налогоплательщиков, закупая такое количество техники. Для начала необходимо как следует присмотреться к секретному сообщению. Возможно, что найденная записка была зашифрована при помощи простой подстановки, т. е. каждая буква первоначального текста была заменена какой-либо другой буквой согласно некоторому правилу шифрования. Сообщение, подвергшееся зашифровке, называется исходным текстом, а в результате получается шифрованный текст. Задача состоит в том, чтобы восстановить исходный текст и правило шифрования (последнее нужно лишь в том случае, если могут появиться другие сообщения, зашифрованные по тому же правилу). Будем предполагать, что исходный текст написан по-русски[39]. Разбиение шифрованного текста на группы по пять букв скрывает, по-видимому, исходную структуру текста, разбитого на слова, которая была бы весьма ценной подсказкой, облегчающей расшифровку[40].

В простейшем общем классе подстановочных шифров для построения правила шифрования используется некоторый смешанный алфавит, например перестановка обычного алфавита. На рис. 24.2 показан полный исходный алфавит, смешанный алфавит и шифрование короткого сообщения, в котором каждая буква заменяется соответствующей буквой смешанного алфавита. Всякий, кто увлекается головоломками из воскресных газет, знает, что зашифрованные такой подстановкой тексты расшифровываются до смешного просто: сообщения из 30 или 40 букв зачастую оказывается для этого вполне достаточно. Тем не менее слегка усовершенствовав эту систему, можно сделать ее значительно более надежной.

АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ
ЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕР
ПОПРОБУЙТЕ ПРОЧИТАТЬ КРИПТОГРАММУ ТОЧКА
ЪПЪЫПУОГЮЯ ЪЫПТКЮЗЮХ ЛЫКЪЮПВЫЗММО ЮПТЛЗ

Рисунок 24.2. Простая подстановка по смешанному алфавиту. Обратите внимание, что точка заменена словом ТОЧКА.

На рис. 24.3 изображен квадрат Виженера, построенный на основе смешанного алфавита, приведенного на рис. 24.2. Сверху и по левому краю квадрата выписан исходный алфавит. В первой строке квадрата представлен смешанный алфавит. Во второй строке тот же алфавит циклически сдвинут на одну позицию, при этом первая буква переместилась в правый конец строки. Квадрат состоит из 32 смешанных алфавитов, полученных из одного смешанного алфавита, каждому из них соответствует та буква исходного алфавита, которая записана слева от него. На рис. 24.4 показано шифрование фразы при помощи ключевого слова ЛИСП и данного квадрата. Ключевое слово многократно записывается под исходным текстом, и каждая буква исходного текста шифруется при помощи смешанного алфавита, соответствующего той букве ключевого слова, которая стоит под данной буквой исходного текста. Эта схема шифрования уже не поддается раскрытию при помощи простого подсчета частот букв, поскольку одна и та же буква исходного текста шифруется по-разному в зависимости от выпавшей на нее буквы ключевого слова. Кроме того, выбрав заранее список ключевых слов и порядок их смены, отправитель и получатель могут повысить секретность переписки, поскольку разным сообщениям будут соответствовать разные ключевые слова, благодаря чему затрудняется анализ, основанный на частотах букв. Тем не менее не так уж все это безнадежно.

  АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ
А ЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕР
Б УШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗ
В ШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУ
Г ВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫШООСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШ
Д ЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВ
Е ЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬ
Ж ЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯ
3 ЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖ
И КГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩ
Й ГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩК
К ЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГ
Л ФМДПЪЬНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛ
М МДПЪЬНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФ
Н ДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМ
О ПЪЫЮООСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМД
П ЪЫНЮОСЙЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДП
Р ЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪ
С НЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫ
Т ЮОСИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫН
У ОСИЙТЧБАЭХЦВРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮ
Ф СИЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮО
X ЦЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОС
Ц ЙТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИ
4 ТЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙ
Ш ЧБАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТ
Щ БАЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧ
Ъ АЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБ
Ы ЭХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБА
Ь ХЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭ
Э ЦЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХ
Ю ЕРЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦ
Я РЗУШВЬЯЖЩКГЛФМДПЪЫНЮОСИЙТЧБАЭХЦЕ

Рисунок 24.3. Квадрат Виженера, построенный на основе смешанного алфавита, приведенного на рис. 24.2.

ПОПРОБУЙТЕ ПРОЧИТАТЬ КРИПТОГРАММУ ТОЧКА
ЛИСПЛИСПЛИ СПЛИСПЛИС ПЛИСПЛИСПЛИС ПЛИСП
АЙЗРЕГЬЧЦЦ ЗРЕРБУФАД БЭЫЗУБФУЪТСЬ УБРЭЪ
или
АЙЗРБ ГЬЧЦД ЗРБРБ УФАДБ ЭЫЗУБ ФУЪТС ЬУБРЭ Ъ

Рисунок 24.4. Шифрование при помощи квадрата Виженера. Обратите внимание на повторение сочетания РБ на расстоянии 8. Второе повторение этого сочетания на расстоянии 2 — ложное. Статистика языка проявляется даже на коротких примерах.

Оглавление книги