Варианты реализации шифров простой замены

1 Система шифрования Цезаря

В качестве ключа в этой системе используется таблица, состоящая из двух строк (первая строка – алфавит исходного сообщения, вторая строка – тот же алфавит, но со сдвигом на несколько букв; при этом алфавитный порядок букв сохраняется).

1	А	Б	В	…	Э	Ю	Я
2	Д	Е	Ж	…	Б	В	Г

При шифровании каждой буквы исходного текста, ее заменяют буквой, которая находится под ней во второй строке таблицы. Ключ такого шифра легко запомнить по первой букве 2-й строки. Процесс дешифрации выполняется в обратном порядке – каждую букву шифротекста находят во второй строке таблицы и заменяют на букву над ней (с первой строки). Число ключей такого шифра не превышает количество букв алфавита (для русскоязычных текстов Т=33).

2 Афинная система подстановок

В шифре с таким названием буквы исходного сообщения превращаются в буквы шифротекста в соответствии со следующей формулой:

t₁ = A t + B (mod m),

где t – порядковый номер в алфавите буквы исходного текста;

t₁ – порядковый номер в том же алфавите соответствующей ей буквы шифротекста;

m – мощность (количество букв) алфавита;

A, B – целые числа (причем A и m взаимно простые).

Пример пусть m = 31; A = 8; B = 6.

Тогда первые 7 букв алфавита в шифротекстах будут заменены так:

t	1	2	3	4	5	6	7
исх. текст	А	Б	В	Г	Д	Е	Ж
t1	14	22	30	7	15	23	0=31
шифротекст	О	Ц	Ю	Д	П	Ч	Я

3 Лозунговый шифр

Данный шифр является модификацией шифра 1, в котором для сдвига алфавита во второй строке используется некоторое слово или фраза (коллизия возможного повторения букв в фразе решается просто – если некоторая буква присутствует в фразе больше одного раза, то при заполнении строки 2 фиксируется только ее первое вхождение). Дальше строку 2 продолжают заполнять буквами в алфавитном порядке, начиная с первой (или лучше с последней ) буквы, при этом пропускают те буквы, которые появились в строке 2 при записи фразы.

Таблица – Шифр замены с использованием фразы «БУДЕМ ЖИТЬ»

1

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

К

Л

М

Н

О

П

2

Б

У

Д

Е

М

Ж

И

Т

Ь

Я

Ю

Э

Ы

Ъ

Щ

Продолжение таблицы

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

Ш

Ч

Ц

Х

Ф

С

Р

П

О

Н

Л

К

З

Г

В

А

4 Шифровальный квадрат Полибия

Шифр изобрел древнегреческий писатель и историк Полибий. В качестве ключа шифра используется прямоугольная таблица с количеством ячеек равным количеству символов исходного алфавита. Эту таблицу случайным образом заполняют символами этого алфавита. Для получения шифротекста каждый символ исходного текста заменяют на символ, расположенный в том же столбце, но в следующей строке (символы из последней строки заменяют символами из первой строки).

Ниже приведен пример шифровального квадрата Полибия. Фраза «ПРИЙДУ В ДГМА ВОСЬМОГО» в зашифрованном виде будет выглядеть так:

«ЪЯДБУХМУЫЧЬМАГЛЧАЫА»

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

Дешифрование шифротекста выполняется в обратном порядке – каждую букву шифротекста, используя тот же шифровальный квадрат, заменяют на букву с того же столбца, но строкой выше.