Aatbash, Scytalská šifra, Cardanova mriežka – dobre známe spôsoby, ako skryť informácie pred zvedavými očami. V klasickom zmysle je permutačná šifra anagram. Jeho podstata spočíva v tom, že písmená obyčajného textu menia polohy podľa určitého pravidla. Inými slovami, kľúčom k šifre je zmena poradia znakov v otvorenej správe. Závislosť kľúča od dĺžky zašifrovaného textu však viedla k mnohým nepríjemnostiam pri používaní tohto typu šifry. Inteligentné hlavy však našli zaujímavé zložité riešenia, ktoré sú popísané v článku.
Obrátené skupiny
Aby sme sa zoznámili so šifrovaním permutačnou metódou, uveďme jeden z najjednoduchších príkladov. Jeho algoritmus spočíva v rozdelení správy na n blokov, ktoré sa potom prevrátia späť dopredu a vymenia sa. Zvážte príklad.
Deň bol preč a obloha je tmavý vzduch
Rozdeľme túto správu do skupín. V tomto prípade n=6.
"Denuh odily nebav cool cool"
Teraz rozbaľte skupiny, každú píšte od konca.
"hunned waben dzo methu yin"
Vymeňme si miesta určitým spôsobom.
"ilido methu yin hunned waben dzo"
Pre neznalého človeka v tejto forme nie je správa nič iné ako odpad. Ale, samozrejme, osoba, ktorej je správa určená, má na starosti dešifrovací algoritmus.
Stredná vložka
Algoritmus tohto šifrovania je o niečo zložitejší ako šifrovacia metóda permutácie:
- Rozdeľte správu do skupín s párnym počtom znakov.
- Vložte ďalšie písmená do stredu každej skupiny.
Pozrime sa na príklad.
- "Vzal tie stvorenia spať."
- "Earth yetv ariu drive lkosnu".
- "Zeamn yabtv arayu voabdi lkoasnu".
V tomto prípade boli do stredu skupín vložené striedavé písmená „a“a „ab“. Vložky môžu byť rôzne, v rôznom počte a neopakujú sa. Okrem toho môžete každú skupinu rozšíriť, zamiešať ich atď.
Šifrovací gram "Sandwich"
Ďalší zaujímavý a jednoduchý príklad permutačného šifrovania. Ak ho chcete použiť, musíte rozdeliť obyčajný text na 2 polovice a jednu z nich zadať znak po znaku medzi písmená druhej. Použime príklad.
„Od nichTvorba; Som jediný, bezdomovec."
Rozdelené na polovice s rovnakým počtom písmen.
Z ich práce som bezdomovec len ja
Teraz napíšte prvú polovicu správy s väčšími medzerami medzi písmenami.
"O T a X T R U D DOL a Sh"
A do týchto medzier umiestnime písmená druhej polovice.
"Oyatoidhitnrbuedzodvolminshiy"
Nakoniec zoskupte písmená do druhu slov (voliteľná operácia).
"Oyatoi dhi tnrbue dzodvol minshhy"
Touto metódou je veľmi jednoduché šifrovať text. Nezasvätený bude musieť nejaký čas prísť na to, aký je výsledný reťazový odpad.
Permutácie pozdĺž „trasy“
Toto je názov pre šifry široko používané v staroveku. Trasou v ich konštrukcii bol akýkoľvek geometrický útvar. Čistý text bol zapísaný do takejto figúry podľa určitej schémy a extrahovaný podľa jej rubu. Jednou z možností môže byť napríklad zápis do tabuľky s otvoreným textom podľa schémy: had sa plazí v bunkách v smere hodinových ručičiek a šifrovaná správa sa skladá z odpisovania stĺpcov v jednom riadku, od prvého po posledný. Toto je tiež permutačné šifrovanie.
Ukážme si na príklade, ako šifrovať text. Pokúste sa sami určiť cestu nahrávania a kompiláciu šifrového gramu.
"Pripravte sa vydržať vojnu."
Správu zapíšeme do tabuľky 3x9 buniek. Rozmer stoladá sa určiť na základe dĺžky správy alebo sa dá použiť nejaká pevná tabuľka viackrát.
| p | r | a | r | o | t | o | do | l |
| r | e | d | s | do | ja | c | l | ja |
| f | a | t | b | do | o | th | n | y |
Šifru vytvoríme od pravého horného rohu tabuľky.
"Launlvosoyatovvygidtaerprj"
Vrátenie opísaných krokov nie je ťažké. Je dosť ľahké urobiť opak. Táto metóda je mimoriadne pohodlná, pretože uľahčuje zapamätanie postupu šifrovania a dešifrovania. A je to aj zaujímavé, pretože na šifru môžete použiť akúkoľvek figúrku. Napríklad špirála.
Vertikálne permutácie
Tento typ šifry je tiež variantom permutácie cesty. Zaujímavý je v prvom rade prítomnosťou kľúča. Táto metóda bola v minulosti hojne využívaná a využívala aj tabuľky na šifrovanie. Správa sa zaznamená do tabuľky zvyčajným spôsobom – zhora nadol a šifra sa vypíše vertikálne, pričom sa rešpektuje poradie uvedené kľúčom alebo heslom. Pozrime sa na príklad takéhoto šifrovania.
"Bolestivou cestou aj so súcitom"
Použime tabuľku 4x8 buniek a napíšme do nej našu správu obvyklým spôsobom. A pre šifrovaniepoužite kľúč 85241673.
| a | c | t | ja | r | o | c | t |
| n | s | m | p | y | t | e | m |
| a | c | c | o | c | t | r | a |
| d | a | n | b | e | m |
Kľúč je zobrazený nižšie.
| 8 | 5 | 2 | 4 | 1 | 6 | 7 | 3 |
Teraz pomocou kľúča na označenie objednávky zapíšte stĺpce do riadku.
"Gusetmsntmayposysaottmserinid"
Je dôležité poznamenať, že pri tejto metóde šifrovania by prázdne bunky v tabuľke nemali byť vyplnené náhodnými písmenami alebo symbolmi, dúfajúc, že to skomplikuje šifrovaný text. V skutočnosti, naopak, takáto akcia dá nepriateľom tušiť. Pretože dĺžka kľúča sa bude rovnať jednému z deliteľov dĺžky správy.
Vertikálna permutácia obrátená
Vertikálna permutácia je zaujímavá, pretože dešifrovanie správy nie je jednoduchým obrátením algoritmu. Kto pozná kľúč, vie, koľko stĺpcov má tabuľka. Ak chcete dešifrovať správu, musíte určiť počet dlhých a krátkych riadkov v tabuľke. To určí začiatok, odkiaľ začať písať šifrový text do tabuľky, aby ste mohli čítať otvorený text. Aby sme to urobili, rozdeľujeme dĺžkuspráv podľa dĺžky kľúča a dostaneme 30/8=3 a 6 vo zvyšku.
Zistili sme teda, že tabuľka má 6 dlhých stĺpcov a 2 krátke, ktoré nie sú úplne vyplnené písmenami. Pri pohľade na kľúč vidíme, že šifrovanie začalo od 5. stĺpca a malo by byť dlhé. Takže zistíme, že prvé 4 písmená šifrového textu zodpovedajú piatemu stĺpcu tabuľky. Teraz si môžete zapísať všetky písmená na miesta a prečítať si tajnú správu.
Cardano gril
Tento typ sa vzťahuje na takzvané šablónové šifry, ale v podstate ide o šifrovanie metódou permutácie znakov. Kľúčom je šablóna vo forme tabuľky s vyrezanými otvormi. Šablónou môže byť v skutočnosti akýkoľvek tvar, ale najčastejšie sa používa štvorec alebo tabuľka.
Šablóna Cardano je vyrobená podľa nasledujúceho princípu: vyrezané bunky by sa pri otočení o 90° nemali navzájom prekrývať. To znamená, že po 4 otočeniach šablóny okolo jej osi by sa drážky v nej nikdy nemali zhodovať.
Použitie jednoduchej Cardano mriežky ako príklad (zobrazené nižšie).
Pomocou tejto šablóny zašifrujte frázu „Ó múzy, oslovím vás.“
| - | O | - | M | - | - |
| U | |||||
| З | S | ||||
| K | |||||
| B | A | ||||
| M |
Vyplňte bunky šablóny písmenami podľa pravidla: najprv sprava doľava a potom zhora nadol. Keď sa bunky minú, otočte šablónu o 90 ° v smere hodinových ručičiek. Týmto spôsobom dostaneme nasledujúcu tabuľku.
| I | - | - | - | - | - |
| O | B | R | |||
| A | Sch | ||||
| y | |||||
| С | b |
A znova ho otočte o 90°.
| - | - | - | - | - | С |
| B | O | ||||
| З | |||||
| B | A | ||||
| N | |||||
| b | E |
A posledná odbočka.
| - | - | M | - | - | - |
Po spojení 4 tabuliek do jednej dostaneme finálnu zašifrovanú správu.
| I | O | M | M | G | С |
| B | O | U | B | O | R |
| G | З | A | З | Sch | S |
| B | G | K | G | A | U |
| G | B | G | N | G | A |
| M | С | b | b | E | G |
Správa síce môže zostať rovnaká, ale na prenos bude pohodlnejšie prijať známy šifrovaný text. Za týmto účelom môžu byť prázdne bunky vyplnené náhodnými písmenami a stĺpce môžu byť napísané v jednom riadku:
YAVGVGM OOZGVS MUAKGY MBZGN GOSCHAGE SRYUAG
Na dešifrovanie tejto správy musí mať príjemca presnú kópiu vzorkovnice, ktorá bola použitá na jej zašifrovanie. Táto šifra bola dlho považovaná za pomerne stabilnú. Má tiež veľa variácií. Napríklad použitie 4 mriežok Cardano naraz, z ktorých každý sa otáčasvojím vlastným spôsobom.
Analýza permutačných šifier
Všetky permutačné šifry sú citlivé na frekvenčnú analýzu. Najmä v prípadoch, keď je dĺžka správy porovnateľná s dĺžkou kľúča. A túto skutočnosť nemožno zmeniť opakovaným uplatňovaním permutácií, nech sú akokoľvek zložité. Preto v kryptografii môžu byť stabilné iba tie šifry, ktoré okrem permutácie využívajú niekoľko mechanizmov naraz.
