Шифротекст - эахмныиын пифгцчичио жнюоф...

Рис. 3.4. Порядок расшифровки по таблице Вижинера

Нецелесообразно выбирать ключ с повторяющимися буквами, так как при этом стойкость шифра не возрастает. В то же время ключ должен легко запоминаться, чтобы его можно было не запи­сывать. Последовательность же букв, не имеющую смысла, запом­нить трудно.

С целью повышения стойкости шифрования можно использо­вать усовершенствованные варианты таблицы Вижинера. Приведем некоторые из них: 1) во всех (кроме первой) строках таблицы буквы располагаются в произвольном порядке; 2) в качестве ключа ис­пользуются случайные последовательности чисел. Из таблицы Ви­жинера выбираются десять произвольных строк, которые кодируют­ся натуральными числами от 0 до 10. Эти строки используются в со­ответствии с чередованием цифр в выбранном ключе. Известны и другие модификации метода.

Вариант системы подстановок Вижинера при т = 2 называется системой Вернама (1917 год). В то время ключ к = (к₀, к₁, ... , к_к- 1) записывался на бумажной ленте. Каждая буква исходного текста пе­реводилась с использованием кода Бодо в пятибитовый символ. К исходному тексту Бодо добавлялся ключ (по модулю 2). Старин­ный телетайп фирмы AT&T со считывающим устройством Вернама и оборудованием для шифрования использовался корпусом связи армии США.

Монофоническая замена

Частным случаем рассмотренной полиалфавитной замены явля­ется так называемая монофоническая замена. Особенность этого ме­тода состоит в том, что количество и состав алфавитов выбираются таким образом, чтобы частоты появления всех символов в зашифро­ванном тексте были одинаковыми. При таком положении затрудня­ется криптоанализ зашифрованного текста с помощью его статисти­ческой обработки. Выравнивание частот появления символов дости­гается за счет того, что для часто встречающихся символов исходного текста предусматривается использование большего числа заменяющих элементов, чем для редко встречающихся. Пример мо­нофонического шифра для английского алфавита показан на рис. 3.5. Шифрование осуществляется так же, как и при простой за­мене (т. е. по шифрующему алфавиту № 1), с той лишь разницей, что после шифрования каждого знака соответствующий ему столбец алфавитов циклически сдвигается вверх на одну позицию. Таким образом, столбцы алфавита как бы образуют независимые друг от друга кольца, поворачиваемые вверх на один знак каждый раз после шифрования соответствующего знака. В качества примера зашифруем монофоническим шифром тот же текст, который шифровался простой заменой:

In this book the reader will find a comprehensive survey...

Шифрованный текст имеет вид: А(-,) VNG/LjpGZ+F.=hg...

Если подсчитать частоты появления символов, то легко видеть, что даже на таком коротком образце текста они в значительной мере выровнены. При увеличении объема текста частоты появления символов будут еще более выравниваться.

Полиалфавитная многоконтурная замена заключается в том, что для шифрования используется циклически несколько наборов (кон­туров) алфавитов, причем каждый контур в общем случае имеет свой индивидуальный период применения. Этот период исчисляет­ся, как правило, количеством знаков, после зашифровки которых меняется контур алфавитов. Частным случаем многоконтурной по­лиалфавитной подстановки является замена по таблице Вижинера, если для шифрования используется несколько ключей, каждый из которых имеет свой период применения.

Общий принцип шифрования подстановкой может быть пред­ставлен следующей формулой:

R_i= S_i + w mod(k- 1),

где R_i — символ зашифрованного текста; S_i — символ исходного текста; w — целое число в диапазоне 0—(к- 1); к — число символов используемого алфавита.

Если w фиксировано, то формула описывает моноалфавитную подстановку, если w выбирается из последовательности w₁, w₂, ... w_n, то получается полиалфавитная подстановка с периодом п.

Если в полиалфавитной подстановке п > т (где т — число зна­ков шифруемого текста) и любая последовательность w₁, w₂, ... w_n ис­пользуется только один раз, то такой шифр является теоретически нераскрываемым, если, конечно, злоумышленник не имеет доступа к исходному тексту. Такой шифр получил название шифра Вермэна.