Простая моноалфавитная замена

Шифр простой моноалфавитной замены является обобщением шифра Цезаря и выполняет шифрование по следующей схеме:

,

(5.4)

где - ключ шифрования, P - место символа в алфавите, .

Преобразование согласно схеме (5.4) является взаимно однозначным отображением только в том случае, если a и M взаимно простые. В этом случае для дешифрования закрытого текста выполняют обратное преобразование по формуле:

,

(5.5)

Пример 5.2.

Пусть M=26, a=3, K=6, НОД(3,26) = 1. Тогда получаем следующую таблицу подстановок для шифра простой моноалфавитной замены.

Таблица 5.2.

A

B

C

D

E

F

G

H

I

G

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

P

C

T

U

V

W

X

Y

Z

P

C

Тогда открытый текст «HOME» будет преобразован в шифротекст «BWQS».

Метод простой перестановки

При шифровании методом простой перестановки производят деление открытого текста на блоки одинаковой длины, равной длине ключа. Ключ длины n представляет собой последовательность неповторяющихся чисел от 1 до n. Символы открытого текста внутри каждого из блоков переставляют в соответствие с символами ключа внутри блока справа налево.Элемент ключа K_i в заданной позиции блока говорит о том, что на данное место будет помещен символ открытого текста с номером K_i из соответствующего блока.

Пример 5.3.

Зашифруем открытый текст «ПРИЕЗЖАЮДНЕМ» методом перестановки с ключом К=3142.

П	Р	И	Е	З	Ж	А	Ю	Д	Н	Е	М
И	П	Е	Р	А	З	Ю	Ж	Е	Д	М	Н

Для дешифрования шифротекста необходимо символы шифротекста перемещать в позицию, указанную соответствующим им символом ключа K_i слева направо.

Алгоритм Гамильтона

Весьма высокую стойкость шифрования можно обеспечить усложнением перестановок по маршрутам типа гамильтоновских. При этом, для записи символов шифруемого текста используются вершины некоторого гиперкуба, а знаки зашифрованного текста считываются по маршрутам Гамильтона, причем используется восемь различных маршрутов. Размер ключа перестановки в данном случае равен восьми по числу вершин куба. Для примера, два из маршрутов Гамильтона представлено на рис. 4.2. Первому маршруту соответствует перестановка 4-0-2-3-1-5-7-6, второму 4-6-2-0-1-5-7-3 (нумерация символов в блоке осуществляется с нуля).

Рис. 5.1. Пример маршрутов Гамильтона

Пример 5.4.

Зашифруем открытый текст «ВОСЕМЬ МАРШРУТОВ» с помощью перестановок Гамильтона при использовании в качестве ключа двух перестановок, представленных на рис. 5.1.

В

О

С

Е

М

Ь

М

А

Р

Ш

Р

У

Т

О

В

М

В

С

Е

О

Ь

М

У

О

Ш

А

Р

Т

В

Р