Шифр Гронсфельда.

Шифр Цезаря з ключовим словом.

Шифр Цезаря з ключовим словом теж є моноалфавітним. Він має ту особливість, що порядок знаків у вторинному алфавіті у порівнянні з первинним є дещо іншим завдяки використанню ключового слова. Крім того, практично необмеженою стає кількість ключів.

Для шифрування як ключ вибирається деяке число 0 ≤ K < m, а також ключове слово. Всі знаки ключового слова мають бути різні.

Ключове слово записують під знаками алфавіту, починаючи зі знаку, числовий код якого співпадає з числом K. Знаки алфавіту, що залишились, записують за ключовим словом в алфавітному порядку.

Припустимо, що для алфавіту “АБВГДЕЖЗИК” обсягом m=10 ключем вибрано число

K = 3 і ключове слово БЕДА. Отримуємо шифрувальну таблицю:

В цій таблиці первинний алфавіт (для відкритого тексту) указано в другому рядку, вторинний (для кріптограми) – в третьому та четвертому. У відповідності з цією таблицею відкритий текст ЖАЖДА шифрується як АЗАЕЗ.

Шифр Гронсфельда.

Шифр Гронсфельда являє собою модифікацію моноалфавітної звичайної заміни Цезаря більш складним ключем, який являє собою послідовність чисел. Кожне з чисел ключа має бути меншим обсягу алфавіту m. Цей ключ записують під відкритим текстом. Якщо ключ коротший відкритого тексту, то його повторюють циклічно. Кріптограму отримують як і в шифрі Цезаря, але здійснюють відлік такої кількості літер, яка указана відповідним числом ключа.

Таким чином, шифр Гронсфельда є багатоалфавітним, оскільки використовує декілька вторинних алфавітів (по кількості різних чисел у складі ключа).

Наприклад, для алфавіту “АБВГДЕЖЗИК” обсягом m=10 шифрувальна таблиця для

чисел ключа в межах від K=1 до K=6 має наступний вигляд:

Для прикладу зашифруємо відкритий текст “ЗАДВИЖКА”, використовуючи ключ (5, 1, 3). Розмістимо ключ під відкритим текстом: отримуємо кріптограму ВКБЗЗГДК.

Гомофонічна заміна.

Гомофонічна заміна одному знакові відкритого тексту ставить у відповідність декілька різних символів кріптограми. Цей метод застосовується для спотворення статистичних властивостей кріптограм.

Наприклад, для алфавіту “АБВГДЕЖЗИК” обсягом m=10 шифрувальна таблиця для

кожного знаку алфавіту може містити набори по три різні символи у вигляді довільних

двозначних чисел, вибраних випадковим способом:

Для прикладу зашифруємо відкритий текст “ЖАДАЖА”.

Для шифрування першої літери відкритого тексту Ж застосовуємо відповідний перший символ кріптограми 47. Аналогічно для літер відкритого тексту А і Д, які теж зустрічаються перший раз, використовуються відповідні перші символи кріптограми 17 і 37. Четверта і п’ята літери кріптограми А і Ж зустрічаються вдруге, тому для них відповідними символами кріптограми будуть 31 і 67. Остання шоста літера кріптограми А зустрічається втретє, тому вона буде шифруватись символом 48. Остаточно кріптограма має вигляд 471737316748.

Шифруюча таблиця Трисемуса.

В цьому шифрі використовується прямокутна таблиця певного розміру (по можливості, якнайближча до квадратної) для запису знаків алфавіту і ключове слово, записане без повторення однакових знаків.

Для заповнення шифрувальної таблиці використовується підхід, запозичений із шифру Цезаря з ключовим словом. Спочатку в таблицю по рядкам вписується ключове слово. Далі таблиця доповнюється рештою знаків в алфавітному порядку.

Наприклад, для алфавіту “АБВГДЕЖЗИКЛМ” обсягом m = 12 шифрувальна таблиця

може мати розмір 3*4. Виберемо ключове слово ЖАД. За таких умов шифрувальна таблиця має такий вигляд:

При шифруванні чергову літеру відкритого тексту знаходили у шифрувальній таблиці, а у кріптограму записували літеру, розташовану рядком нижче в тому ж стовпчику.

Наприклад, ГЛАЗ шифрується як КДГМ.

Біграмний шифр Плейфейра.

Даний шифр називається біграмним тому, що шифруються одночасно не один, а два сусідні знаки відкритого тексту. Шифрувальна таблиця Плейфейра являє собою прямокутну матрицю (по можливості, якнайближчу до квадратної). Її розміри мають бути достатніми для розміщення всіх знаків алфавіту відкритого тексту. Матриця заповнюється знаками алфавіту випадковим способом.

Наприклад, для алфавіту “АБВГДЕЖЗИКЛМ” обсягом m=12 шифрувальна таблиця може мати

наступний вигляд:

Процес шифрування складається з таких кроків.

1. Відкритий текст розбивається на пари знаків (біграми). В тексті повинна бути парна кількість знаків і не повинно бути біграм з однаковими знаками. Якщо ці умови не виконуються, то текст модифікують з утворенням незначних орфографічних помилок. Наприклад, можна замінити один із цих знаків іншим, вставити між ними дефіс або виключити один із них взагалі.

2. Якщо обидва знаки даної біграми відкритого тексту знаходяться в різних рядках та стовпчиках матриці, то вони вважаються протилежними кінцями діагоналі відповідного прямокутника. Наприклад, даним біграмам відкритого тексту АЛ, МА, ДИ і КЕ відповідають результуючі біграми кріптограми КД, БК, ЛЖ і ГЛ.

3. Якщо знаки даної біграми знаходяться в одному й тому ж рядку, то кожний із знаків замінюється тим, що стоїть справа від нього (за останнім знаком у рядку йде перший). Наприклад, даним біграмам ЖБ і ЛИ відповідають результуючі біграми АЖ і МК.

4. Якщо знаки даної біграми знаходяться в одному й тому ж стовпчику, то кожний із знаків замінюється тим, що стоїть нижче його (за останнім нижнім знаком йде самий верхній).

Наприклад, даним біграмам ЖВ, ЛД і МЗ відповідають результуючі біграми ВИ, ДЕ і БМ.

Приклад: відкритий текст БАЗА перетворюється на кріптограму ЖДБГ.

Біграмний двотабличний шифр.

Такий метод використовує дві прямокутні таблиці однакового розміру (по можливості, якнайближчі до квадрату), в кожній з яких випадковим способом розміщено один і той же алфавіт. Відкритий текст розбивають на пари знаків – біграми. Перший знак біграми відкритого тексту фіксується у першій таблиці, другий знак біграми – у другій. Між зафіксованими знаками вибудовується уявний прямокутник. Одна діагональ цього прямокутника з’єднує знаки біграми відкритого тексту, друга діагональ дає результуючу біграму до кріптограми. Перший знак результуючої біграми теж прочитується із першої таблиці, другий знак біграми – із другої таблиці. Якщо знаки відкритого тексту потрапили в один і той же рядок, то і біграма кріптограми береться з того ж рядка. Перший знак біграми кріптограми береться із першої таблиці у стовпчику, номер якого такий же, як і номер стовпчика другого знаку біграми відкритого тексту. Другий знак біграми кріптограми береться із другої таблиці у стовпчику, номер якого такий же, як і номер стовпчика першого знаку біграми відкритого тексту.

При використанні алфавіту, який складається із десяти цифр, крапки та пропуска, шифрувальна таблиця може бути такою:

У відповідності з цією таблицею біграму «78» буде зашифровано як «42», біграму «42» –як «78», біграму «59» – як «81» і т.д.

Шифр координатної заміни.

В координатних замінах знаки алфавіту використовуються для позначень координат шифрувальної таблиці. Якщо алфавіт має N знаків і мова йде про двохкоординатну заміну, то шифрувальна таблиця має форму квадрата розміром N*N. В окремих комірках таблиці випадковим способом розміщують всі N2 можливих пар знаків, а вертикалі та горизонаталі таблиці позначають знаками, розташованими в алфавітному порядку.

Відкритий текст розбивають на пари знаків – біграми. Перший знак біграми відкритого тексту використовується як індекс рядка, другий знак біграми – як індекс стовпчика. На їх перетині знаходиться результуюча біграма до кріптограми

Наприклад, при використанні алфавіту «0, 1, 2» шифрувальна таблиця може мати такий

вигляд:

Для такої шифрувальної таблиці повідомлення «1020110221» перетворюється на кріптограму «0012200102».

4. МАТЕМАТИЧНІ ОСНОВИ КРІПТОГРАФІЇ.