2.2. Шифры перестановки Краткие теоретические сведения

Перестановка – это метод шифрования, при котором сохраняются все буквы открытого текста, но они размещаются в криптограмме в другом порядке.

Примерами шифров перестановки являются шифр «Сцитала» и шифр частокола. Обычно открытый текст разбивается на отрезки равной длины (блоки), и каждый блок шифруется независимо. Пусть, например, длина блока равна п и  — взаимнооднозначное отображение множества {1, 2,..., n} в себя. Тогда шифр перестановки действует так: отрезок открытого текста х₁х₂…х_n преобразуется в отрезок шифрованного текста х_(1)х_(2)…х_(n).

Шифрование простой перестановкой осуществляется следующим образом:

1. выбирается ключевое слово с неповторяющимися символами;

2. шифруемый текст записывается последовательными строками под символами ключевого слова;

3. зашифрованный текст выписывается колонками в той последовательности, в которой располагаются в алфавите буквы ключа (или в порядке следования цифр в натуральном ряду, если ключ цифровой).

Слабость шифрования простой перестановкой обуславливается тем, что при большой длине шифруемого текста в зашифрованном тексте могут проявиться закономерности символов ключа. Для устранения этого недостатка можно менять ключ после зашифровки определенного числа знаков. При достаточно частой смене ключа стойкость шифрования можно существенно повысить.

В общем случае шифр перестановки с периодом l переставляет l букв в произвольном порядке, который определяется ключом. Ключ удобно задавать таблицей , которая показывает, что первая буква блока открытого текста занимает позицию i₁ в соответствующем блоке криптотекста, вторая буква перемещается на позицию i₂, и т.д. Например, при l=4 шифр перестановки с ключом преобразует открытый текст МАМАМЫЛАРАМУРАНО в криптотекст АМАМАЛЫМУМАРОНАР.

Шифр перестановки с периодом l имеет l! разных ключей. Если l невелико по сравнению с длиной текста, шифр перестановки раскрывается специальным образом организованным анализом частот биграмм.

Задание 4. Шифрование и расшифрование шифром простой перестановки

1. Научитесь шифровать и расшифровывать тексты, используя шифр простой перестановки.

Технология работы

1. Требуется зашифровать сообщение БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ С ПРЕДСТАВИТЕЛЕМ КОМПАНИИ ФЕНИКС. ИВАН, используя ключ 58137462 (в ключе все цифры должны быть разными).

2. Составляем таблицу, первой строкой которого является ключ. Количество цифр в ключе определяет число столбцов в таблице (рис. 2).

3. Записываем открытый текст построчно в эту таблицу без пробелов и знаков препинания.

Открытый текст, записанный построчно	Ключ
	5	8	1	3	7	4	6	2
	Б	У	Д	Ь	Т	Е	О	С
	Т	О	Р	О	Ж	Н	Ы	С
	П	Р	Е	Д	С	Т	А	В
	И	Т	Е	Л	Е	М	К	О
	М	П	А	Н	И	И	Ф	Е
	Н	И	К	С	И	В	А	Н

Рис. 2. Шифрование методом простой перестановки

4. Выписываем буквы из столбцов таблицы следующим образом: сначала весь столбец, в начале которого стоит 1, затем столбец, помеченный 2 и т.д. Получаем шифртекст ДРЕЕАК ССВОЕН ЬОДЛНС ЕНТМИВ БТПИМН ОЫАКФА ТЖСЕИИ УОРТПИ.

5. Для расшифрования необходимо:

• подсчитать число знаков в полученном зашифрованном тексте и разделить его на число знаков ключа;

• разбить шифртекст на группы, каждая длинной в полученное частное;

• выписать ключевое слово и под его знаками в соответствующей последовательности выписать символы зашифрованного текста в определенном выше количестве;

• по строкам таблицы прочитать исходный текст.

6. Самостоятельно расшифруйте указанным выше ключом следующий шифртекст: НУИЖУЛМВУСЛЛНЗАДМУВСОДНЮИШЛООСЮТЕБЫЫНЮЗЕЬЗЖЕНЯЫИРДТЗУСЫЙ