Система шифрования Вижинера

Данная система шифрования названа по имени французского дипломата XVI века Блеза Вижинера, который развивал и совершенствовал криптографические системы. Она была создана в 1586 г. и является одной из старейших и наиболее известных многоалфавитных систем.

Система Вижинера подобна системе шифрования Цезаря, у которой ключ замены меняется от буквы к букве. Этот шифр многоалфавитной замены можно описать таблицей шифрования, называемой таблицей Вижинера (рис.4).

Таблица Вижинера используется для зашифрования и расшифрования. Она имеет два входа:

• верхнюю строку символов, используемую для считывания очередной буквы исходного открытого текста;

• крайний левый столбец ключа.

Последовательность ключей образуется из кодов (числовых значений) букв ключевого слова. При шифровании исходного сообщения его выписывают в строку, а под ним записывают ключевое слово (или фразу). Если ключ оказался короче сообщения, то его циклически повторяют. В процессе шифрования находят в верхней строке таблицы очередную букву исходного текста и в левом столбце очередное значение ключа. Очередная буква шифртекста находится на пересечении столбца, определяемого шифруемой буквой, и строки, определяемой числовым значением ключа.

Ключ

шu

Рис. 4. Таблица Вижинера для русского алфавита

Например, применяя в качестве ключа слово «АРБУЗЫ», получаем для исходного сообщения «КРАСНАЯ ПЛОЩАДЬ» следующий шифртекст: «КАБДФЫЯ ЯМБАЫДМ» (рис. 5).

Сообщение

Символьный ключ

Числовой ключ

Шифртекст

Рис. 5. Пример использования шифра Вижинера

3.5. Шифр «двойной квадрат» Уитстона

Шифр «двойной квадрат» был назван именем Чарльза Уитстона, который разработал его в 1854 г. «Двойной квадрат» Уитстона использует сразу две таблицы одинакового размера. Они заполняются буквами алфавита случайным образом аналогично методу полибианского квадрата, а шифрование идет биграммами, как в шифре Плейфейра. Таким образом ключом данного шифра является размер таблиц и порядок букв в них. Сократить длину ключа можно, используя способ заполнения таблиц с помощью ключевых слов, аналогично методу Трисемуса.

Рассмотрим процедуру шифрования методом «двойной квадрат» на примере. Пусть имеются две таблицы со случайно расположенными в них русскими алфавитами, пробелом и знаками препинания (рис. 6). Перед шифрованием исходное сообщение разбивают на биграммы. Каждая биграмма шифруется отдельно. Первую букву биграммы находят в левой таблице, а вторую букву – в правой таблице. Затем мысленно строят прямоугольник так, чтобы буквы биграммы лежали в его противоположных вершинах. Другие две вершины этого прямоугольника дают буквы биграммы шифртекста.

Допустим, что шифруется биграмма исходного текста «СА». Букву «С» находим левой таблице. Букву «А» находим в правой таблице. Это означает, что прямоугольник образован строками 1 и 4, а также столбцами 1 левой таблицы и 5 правой таблицы. Следовательно, в биграмму шифртекста входят буква «Н», расположенная в столбце 5 и строке 1 правой таблицы, и буква «И», расположенная в столбце 1 и строке 4 левой таблицы. Таким образом, получаем биграмму шифртекста «НИ».

Рис. 6. Ключевые таблицы для шифра «двойной квадрат» Уитстона

Если обе буквы биграммы сообщения лежат в одной строке или столбце, то буквы шифртекста берут из этой же строки или столбца. Первую букву биграммы шифртекста берут из правой таблицы в ячейке с индексами второй буквы биграммы сообщения. Вторая буква биграммы шифртекста берется из левой таблицы в ячейке с индексами первой буквы биграммы сообщения. Поэтому биграмма сообщения «АБ» превращается в биграмму шифртекста «МЮ». Аналогичным образом шифруются все биграммы сообщения.

Шифруя методом «двойной квадрат» Уитстона сообщение «КРАСНАЯ ПЛОЩАДЬ» получим следующий шифртекст: «ЯГ, Н,ГЕОЛЦЗЙЧ» (рис. 7).

Сообщение

Шифртекст

Рис. 7. Пример шифрования по методу «двойной квадрат» Уитстона