Шифры замены

Сущность шифрования методом замены заключается в следующем [2]. Пусть шифруются сообщения на русском языке и замене подлежит каждая буква этих сообщений. Тогда, букве А исходного алфавита сопоставляется некоторое множество символов (шифрозамен) М_А, Б – М_Б, …, Я – М_Я. Шифрозамены выбираются таким образом, чтобы любые два множества (М_I и М_J, i ≠ j) не содержали одинаковых элементов (М_I ∩ М_J = Ø).

Таблица, приведенная на рис.2, является ключом шифра замены. Зная ее, можно осуществить как шифрование, так и расшифрование.

Рис.2. Таблица шифрозамен

При шифровании каждая буква А открытого сообщения заменяется любым символом из множества М_А. Если в сообщении содержится несколько букв А, то каждая из них заменяется на любой символ из М_А. За счет этого с помощью одного ключа можно получить различные варианты шифрограммы для одного и того же открытого сообщения.

Так как множества М_А, М_Б,..., М_Я попарно не пересекаются, то по каждому символу шифрограммы можно однозначно определить, какому множеству он принадлежит, и, следовательно, какую букву открытого сообщения он заменяет. Поэтому расшифрование возможно и открытое сообщение определяется единственным образом.

Метод замены часто реализуется многими пользователями при работе на компьютере. Если по забывчивости не переключить на клавиатуре набор символов с латиницы на кириллицу, то вместо букв русского алфавита при вводе текста будут печататься буквы латинского алфавита («шифрозамены»).

Шифры замены можно разделить на следующие подклассы:

- шифры однозначной замены (моноалфавитные, простые подстановочные). Количество шифрозамен для каждого символа исходного алфавита равно 1 (| М_i | = 1 для одного символа);

- полиграммные шифры. Аналогичен предыдущему за исключением того, что шифрозамене соответствует сразу блок символов исходного сообщения (| М_i | = 1 для блока символов);

- омофонические шифры (однозвучные, многозначной замены). Количество шифрозамен для отдельных символов исходного алфавита больше 1 (| М_i | ≥ 1 для одного символа);

- полиалфавитные шифры (многоалфавитные). Состоит из нескольких шифров однозначной замены. Выбор варианта алфавита для зашифрования одного символа зависит от особенностей метода шифрования (| М_i | > 1 для одного символа).

Для записи исходных и зашифрованных сообщений используются строго определенные алфавиты. Под алфавитом в данном случае понимается набор символов, служащий для записи сообщений. Алфавиты для записи исходных и зашифрованных сообщений могут отличаться. Символы обоих алфавитов могут быть представлены буквами, их сочетаниями, числами, рисунками и т.п. В качестве примера можно привести пляшущих человечков из рассказа А. Конан Дойла () и рукопись рунического письма () из романа Ж. Верна «Путешествие к центру Земли».