Шифр “Плейфер” (Playfair)

10. Частный вид диграммной подстановки. Для шифровки англоязычных текстов. В качестве ключа используется таблица размера (5х5), т.н. ключевой квадрат. Элементы таблицы - случайно примешанные буквы алфавита.

Пример:

L Z Q C P

A G N O U

R D M I F

K Y H V S

X B T E W

При составлении квадратной таблицы одна из 26 букв латинского алфавита оказывается “лишней”. В английских текстах без ущерба для читаемости и понимания можно не различать буквы I и J, а при шифровке считать их за одну букву - I. Поэтому в таблице буквы J нет.

При шифровке каждая диграмма текста заменяется диграммой из таблицы.

Алгоритм шифрования проще пояснить на примере.

1-й случай: буквы диграммы текста ограничивают прямоугольную область (прямоугольник) в ключевом квадрате.

Пусть диграмма текста - АС. Буквы диграммы АС ограничивают прямоугольник

L Z Q C .

A G N O .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

При шифровании вместо АС подставляется диграмма LO, буквы которой расположены в противоположных углах данного прямоугольника. Буква L берется первой, т.к. буква L находится выше буквы А.

2-й случай: буквы диграммы текста находятся на одной горизонтали ключевого квадрата. Заменяются буквами, расположенными правее на 1 позицию. Если вторая буква диграммы текста соответствует последней букве горизонтали, то вместо нее подставляется первая буква горизонтали. Т.о., подстановка выполняется циклически.

Пусть диграмма в тексте - RI. Буквы диграммы находятся на горизонтали R ... F:

. . . . .

. . . . .

R D M I F

. . . . .

. . . . .

В криптограмме вместо RI подставляется DF. Если же диграмма текста - RF, то диграмма криптограммы будет DR.

3-й случай: буквы диграммы текста находятся на одной вертикали ключевого квадрата. Замена выполняется аналогично 2-му случаю. Так, PS заменится на UW, SW - на WP и т.п.

4-й случай: буквы диграммы в тексте совпадают. При шифровании таких диграмм одна из букв отбрасывается. Из-за низкой энтропии алфавитов реальных языков это практически не скажется на понимании осмысленных текстов.

Расшифровка криптограммы выполняется в обратном порядке.

Шифр с автоключом

11. Шифр типа Виженера, в котором или сам текст или его же криптограмма используются в качестве “ключа”. Шифрование начинается с помощью первичного ключа, который и является по сути дела настоящим ключом и продолжается с помощью текста или криптограммы, смещенной на длину первичного ключа.

Пример. Первичный ключ: “comet”.

Текст: “send supplies...”

“Ключ” - сам текст.

Нумерация букв алфавита:

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

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Имеем:

S E N D S U P P L I E S ... / текст

C O M E T S E N D S U P ... / первичный ключ + ключ (сам текст)

U S Z H L M T C O A Y H ... / криптограмма

Если же использовать в качестве ключа криптограмму, то получим:

S E N D S U P P L I E S ... / текст

C O M E T U S Z H L O H ... / первичный ключ + ключ (криптограмма)

U S Z H L O H O S T T S ... / криптограмма

Расшифровка выполняется в обратном порядке.

Упражнение. Отработайте и проверьте алгоритм расшифровки самостоятельно.