1.5 Шифры перестановки

Шифр на основе перестановки – смена по определенному правилу, зависящему от ключа, позиций (индексов) подблоков внутри рассматриваемого блока.

входные индексы	1	2	3	4	5
выходные индексы	4	1	3	5	2

Таблица 1.1 матрица перестановки

исходный текст	РХТУ является университетом
входные блоки	РХТУя	вляет	сяуни	верси	тетом
перестановка
выходные блоки	УРТяХ	евятл	нсуия	сврие	оттме
зашифрованный текст	УРТяХевятлнсуиясвриеоттме

Таблица 1.2 шифр моноалфавитной перестановки

Атаки:

С выбором открытого текста.

исходный текст	абвгдежзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя
входные блоки	абвгд	…	щъыьэ	юя
перестановка
выходные блоки	гавдб	…	ьщыэъ	юя
зашифрованный текст	гавдбиезйжнкмолтпсурчфцшхьщыэъюя

Таблица 1.3 атака на шифр моноалфавитной перестановки

1.6 Шифры замены

1.6.1 Шифры сдвига

Шифр на основе сдвига представляет собой преобразование, заключающееся в замене каждой буквы на другую, получаемую смещением алфавита на некоторое количество символов, определяемое ключом шифрования.

Шифр сдвига с ключом равным трем является частным случаем данного вида шифров, который называют шифром Цезаря. (Таблица 1.1)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

…

31

32

33

а

б

в

г

д

е

ж

з

и

й

к

л

…

э

ю

я

циклический сдвиг влево на три позиции

г

д

е

ж

з

и

й

К

л

м

н

о

…

а

б

в

Таблица 1.4 шифр Цезаря

Зашифрование:

• шифротекст получается путем прибавления к порядковому номеру каждой буквы значения ключа по модулю 33.

Расшифрование:

• получение исходного текста производится путем применения обратной операции к шифротексту.

Ограничения:

• для русского алфавита ключ имеет ограничения: 0 ≤ K ≤ 33 (множество возможных значений ключа ограничено тридцатью тремя значениями).

• для английского, соответственно, 0 ≤ K ≤ 26

Недостатки:

• данное воздействие не скрывает относительные частоты появления блоков, что делает возможным частотный критоанализ.

• небольшое пространство ключей, что обуславливает возможность простого перебора значений ключа

• одинаковые блоки выглядят одинаково

Шифр Скремблера является видоизменением шифра сдвига и заключается в том, что исходный текст разбивается на блоки, в каждом из которых происходит циклический сдвиг на некоторое количество бит, определяемое ключом шифрования. (Таблица 1.2)

исходный текст		РХТУ является университетом
исходный блок		Р	Х	Т	У
ASCII	hex	0x90	0x95	0x92	0x93
	bin	1001 0000	1001 0101	1001 0010	1001 0011
циклический сдвиг вправо на пять бит
ASCII	bin	1001 1100	1000 0100	1010 1100	1001 0100
	hex	0x9C	0x84	0xAC	0x94
зашифрованный блок		Ь	Д	м	Ф
зашифрованного текст		ЬДмФ …

Таблица 1.5 шифр Скремблера

Зашифрование:

• зашифрованный блок получается путем циклического сдвига двоичного представления исходного блока на величину, задаваемую ключом шифрования.

Расшифрование:

• получение исходного блока производится путем применения обратной операции к зашифрованному блоку.

Ограничения:

• в зависимости от длины блока n, значение ключа может принимать значения 0 ≤ K ≤ n

• для английского, соответственно, 0 ≤ K ≤ 26

Недостатки:

• данное воздействие не скрывает относительные частоты появления блоков, что делает возможным частотный критоанализ.

• небольшое пространство ключей, что обуславливает возможность простого перебора значений ключа

• одинаковые блоки выглядят одинаково

• размер сдвига кратный величине