Cifru de permutare

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 28 iunie 2018; verificările necesită 8 modificări .

Un cifr de schimb este o metodă de criptare simetrică în care elementele textului simplu original sunt schimbate. Elementele de text pot fi caractere simple (cel mai frecvent caz), perechi de litere, triple de litere, o combinație a acestor cazuri și așa mai departe. Exemple comune de permutare sunt anagramele . În criptografia clasică , cifrurile de permutare pot fi împărțite în două clase:

Cifruri cu permutare unică (simple) - în timpul criptării, caracterele de text simplu sunt mutate o dată din pozițiile inițiale în altele noi.
Cifruri cu permutări multiple (complexe) - în timpul criptării, caracterele de text simplu sunt mutate de mai multe ori din pozițiile inițiale în altele noi.

Ca o alternativă la cifrurile de permutare , pot fi luate în considerare cifrurile de substituție . În ele, elementele textului nu își schimbă succesiunea, ci se schimbă singure.

Istorie

Momentul exact de apariție a cifrului de permutare nu este cunoscut. Este foarte posibil ca scribii din antichitate să fi rearanjat literele în numele regelui lor pentru a-și ascunde numele real sau în scopuri rituale [1] .

Unul dintre cele mai vechi dispozitive de criptare cunoscute de noi este Skital . Este indiscutabil cunoscut faptul că rătăcitorul a fost folosit în războiul Spartei împotriva Atenei la sfârșitul secolului al V-lea î.Hr. e. [2] [3]

Progenitorul anagramei este considerat a fi poetul și gramaticianul Lycophron , care a trăit în Grecia antică în secolul al III-lea î.Hr. e. După cum a relatat autorul bizantin John Tsets , din numele regelui Ptolemeu , el a alcătuit prima anagramă cunoscută de noi: Ptolemaios - Aro Melitos, care înseamnă „din miere”, și de la numele reginei Arsinoe - ca „ Ion Eras ” ( violeta Herei) [4 ] .

Cifre simple de permutare

De regulă, la criptarea și decriptarea unui cifr de permutare simplu, se utilizează un tabel de permutare:

$unu$	$2$	$3$	...	$n$
$I_1$	$eu_{2}$	$I_3$	...	$În}$

Prima linie este poziția caracterului în textul simplu, a doua linie este poziția în textul cifrat. Astfel, pentru o lungime a mesajului de caractere, există exact taste . $n$ $n!\$

Cifruri de permutare de rutare

Așa-numitele permutări de traseu, folosind unele figuri geometrice (plate sau tridimensionale), au devenit larg răspândite. Transformările constau în faptul că o bucată de text simplu este scrisă într-o astfel de figură de-a lungul unei anumite traiectorii și este scrisă pe o altă traiectorie. Un exemplu al acestui cifru este cifrul Scitals .

Cifrul de permutare a rutei de tabel

Cele mai comune sunt cifrurile de rutare cu permutare bazate pe dreptunghiuri (tabele). De exemplu, puteți scrie un mesaj într-un tabel dreptunghiular de-a lungul traseului: orizontal, începând din colțul din stânga sus, alternativ de la stânga la dreapta. Vom scrie mesajul de-a lungul traseului: de-a lungul verticalelor, începând din colțul din dreapta sus, alternativ de sus în jos.

TEXT simplu: Un exemplu de permutare a rutei

P	R	și	m	e
R	m	A	R	SH
R	la	t	n	despre
th	P	e	R	e
Cu	t	A	n	despre
în	la	și

CRIPTOGRAMA: eshoeomrniateairmuptcprrysv

Inversarea pașilor descriși nu va fi dificilă la decriptare [5] .

Cifr de permutare verticală

O varietate de permutare a rutei - permutarea verticală - a devenit larg răspândită. Acest cifru folosește și un tabel dreptunghiular în care mesajul este scris rând cu rând de la stânga la dreapta. Cifragrama este scrisă vertical, cu coloanele selectate în ordinea determinată de cheie.

TEXT simplu: Un exemplu de permutare a rutei CHEIE: (3, 1, 4, 2, 5)

3	unu	patru	2	5
P	R	și	m	e
R	m	A	R	SH
R	la	t	n	despre
th	P	e	R	e
Cu	t	A	n	despre
în	la	și

CRYPTOGRAMA: rmuptcmrnrrnprrswiateaieshooo

Completarea ultimei rânduri a tabelului cu litere „nefuncționale” nu este recomandabilă, deoarece criptoanalistul care a primit această criptogramă primește informații despre lungimea cheii numerice [6] .

Cifrul „grilă rotativă”

În 1550, matematicianul italian Gerolamo Cardano (1501-1576) a propus o nouă tehnică de criptare a mesajelor - rețeaua în cartea sa Despre subtilități .

Inițial, grila Cardano era un șablon cu găuri în care erau scrise litere, silabe sau cuvinte ale unui mesaj. Apoi șablonul a fost îndepărtat, iar spațiul liber a fost umplut cu text mai mult sau mai puțin semnificativ. Această metodă de a ascunde informații este denumită steganografie .

Mai târziu, a fost propus cifrul „zăbrele rotativă” - primul cifr transpozițional (geometric). Deși există o mare diferență între propunerea originală a lui Cardano și cifrul „grilă rotativă”, metodele de criptare bazate pe șablon sunt denumite în mod obișnuit „grile Cardano”.

Pentru criptare și decriptare folosind acest cifr, se realizează un șablon cu celule decupate. Când aplicați un șablon pe o masă de aceeași dimensiune în patru moduri posibile, decupările sale trebuie să acopere complet toate celulele mesei exact o dată.

La criptare, pe masă este aplicat un șablon. Literele de text simplu sunt introduse în celule vizibile de-a lungul unui anumit traseu. Apoi, șablonul este răsturnat de trei ori, făcând de fiecare dată operația de umplere.

Cifragrama este scrisă din tabelul rezultat de-a lungul unui anumit traseu. Cheia este șablonul, traseul de potrivire și ordinea de viraj.

Această metodă de criptare a fost folosită pentru a transmite informații secrete de către conducătorii olandezi în anii 1740. În timpul Primului Război Mondial, armata lui Kaiser Wilhelm a folosit cifrul „gril de întoarcere”. Germanii au folosit bare de diferite dimensiuni, dar pentru o perioadă foarte scurtă (patru luni), spre marea dezamăgire a criptoanaliştilor francezi, care tocmai începuseră să ridice cheile de la ele. Pentru zăbrele de diferite dimensiuni, francezii au venit cu propriile nume de cod: Anna (25 de litere), Berta (36 de litere), Dora (64 de litere) și Emile (81 de litere) [1] [7] .

Cifre complexe de permutare

Această clasă de cifruri de permutare folosește ideea de a permuta în mod repetat caracterele sau de a re-cripta un mesaj deja criptat.

Cifr cu permutare dublă

Când se criptează cu un cifr cu permutare dublă, textul este scris pe tabel de-a lungul unui anumit traseu, apoi coloanele și rândurile sunt rearanjate. În plus, de-a lungul unui anumit traseu, este emisă o cifrgramă.

Cheia cifrului este dimensiunea tabelului, rutele de inserare și excludere, ordinea în care sunt permutate coloanele și rândurile. Dacă rutele sunt valori fixe, atunci numărul de chei este , unde și sunt numărul de rânduri și coloane din tabelul [8] . $n!m!$ $n$ $m$

TEXT simplu: dublă permutare CALEA DE INTRARE: stânga - dreapta RUTA DE DESCRIERE: sus - jos COLONNE: ( 3, 1, 4, 2) LINII: ( 3, 2, 4, 1, 5)

	3	unu	patru	2
3	d	în	despre	th
2	n	A	eu	P
patru	e	R	e	Cu
unu	t	A	n	despre
5	în	la	A

	unu	2	3	patru
3	în	th	d	despre
2	A	P	n	eu
patru	R	Cu	e	e
unu	A	despre	t	n
5	la		în	A

	unu	2	3	patru
unu	A	despre	t	n
2	A	P	n	eu
3	în	th	d	despre
patru	R	Cu	e	e
5	la		în	A

CRIPTOGRAMA: aavrkopystndevnyaoea

Criptanaliză

La descifrarea textului se folosesc caracteristicile de frecvență ale textului simplu. Cu toate acestea, pentru a obține o imagine stabilă, lungimea mesajului trebuie să fie semnificativ mai mare decât cheia. Una dintre cele mai stabile caracteristici ale unui text semnificativ este absența bigramelor interzise (o pereche de litere adiacente). De exemplu, digramele "b + b", "vocala + b", "spațiu + b". Cunoașterea și utilizarea diagramei de frecvență a textului simplu va simplifica foarte mult decriptarea cifrului de permutare [9] .

Note

↑ 1 2 Fred B. Rickson, 2011 .
↑ Tucidide . Istoria I 131, 1.
↑ Dorichenko, 1994 , p. 16-17.
↑ Lives of the Hellenistic Poets Arhivat 20 ianuarie 2008 la Wayback Machine // Attalus: Surse pentru istoria grecească și romană. (Engleză)
↑ Alferov, 2002 , p. 96.
↑ Alferov, 2002 , p. 97.
↑ Babash, 2007 .
↑ Alferov, 2002 .
↑ Babash, 2007 , p. 136.

Literatură

A. P. Alferov, A. Yu. Zubov, A. S. Kuzmin, A. V. Cheryomushkin. Fundamentele criptografiei. - Helios ARV, 2002. - ISBN 5-85438-137-0 .
A. V. Babash, G. P. Shankin. Criptografie. - M. SOLON-PRESS, 2007. - ISBN 5-93455-135-3 .
Fred B. Rickson. Coduri, cifruri, semnale și transmisie secretă de informații. - Astrel, 2011. - ISBN 978-5-17-074391-9 .
Dorichenko S. A., Yashchenko V. V. 25 studii despre cifruri: Popular despre criptografie modernă. - Teis, 1994. - ISBN 5-7218-0014-3 .