Шифр перестановки

Данный шифр построен на принципиально другой идее. Здесь сообщение шифруется за счет перестановки букв исходного текста по некоему заранее оговоренному правилу, при этом сами буквы не заменяются другими. Происходит это следующим образом.

Пусть нам нужно зашифровать фразу:

Сначала следует выбрать длину ключа — это величина фрагмента текста, буквы которого будут переставляться. Пусть длина ключа равна четырем. Далее придумываем конкретное значение ключа — правило, по которому будут переставляться буквы. Например, 2—3—4—1. Выпишем фразу и разобьем ее на отрывки, соответствующие длине ключа:

Так как длина последнего фрагмента меньше длины ключа, дополним его произвольными символами. Например:

Затем внутри каждого фрагмента проводим перестановку символов. В нашем случае на первое место встает вторая буква фрагмента, на второе — третья, на третье — четвертая и на четвертое — первая. Получаем:

Далее шифротекст можно выписать без пробелов, чтобы враг не имел подсказки в виде длины блока:

Стойкость шифра определяется длиной ключа. Определим возможное количество комбинаций. Так, если выбрать длину блока 1, то есть один вариант, исходный текст остается без изменений. При длине блока 2 есть два варианта: прямой (как в исходном тексте) и обратный. При длине блока 3 количество комбинаций увеличивается существенно: 1—2—3,1—3—2, 2—1—3, 2—3—1, 3—1—2, 3—2—1, то есть шесть. Количество комбинаций равно и!, где п — длина ключа. Таким образом, если выбрать длину ключа 10, то мы получаем уже свыше 3,6 млн. различных комбинаций. В отличие от шифра замены здесь бессмысленно использовать статистические показатели для вскрытия шифра. Поскольку используется те же буквы, что в исходном тексте, то частоты букв совпадут с частотами букв в открытом тексте.

Шифр перестановки «сцитала»

Данный шифр был создан в Древней Спарте и является примером использования исторически первого криптографического устройства. По сути, это шифр перестановки, реализованный в необычном виде.

Для шифрования применялся длинный цилиндр («сцитала»), на который в виде спирали наматывалась пергаментная лента. На пергаменте вдоль цилиндра записывали сообщение, затем лента снималась. Буквы на ленте оказывались хаотически расположенными.

Рис. 12.1. Шифрование сообщения «О дате наступления сообщу» с помощью шифра «сцитала»

Таким образом, в результате шифрования фразы «О дате наступления сообщу» мы, мысленно «снимая» ленту с цилиндра, получаем шифротекст «ОАЕОДСНБАТИЩТУЯУЕПСНЛО». Получатель для расшифровки должен использовать цилиндр того же диаметра. Данный шифр не отличается хорошей стойкостью, так как диаметр цилиндра по понятным причинам может варьироваться в небольшом диапазоне. Подбор нужного диаметра даже был реализован в одном из первых дешифровальных устройств, изобретение которого приписывают Аристотелю. Для вскрытия шифра предлагалось использовать конус, лента постепенно двигалась вдоль оси. Когда удавалось получить фрагмент осмысленного текста, ленту снимали и наматывали на цилиндр того диаметра, при котором этот фрагмент появился.