Permutation ciffer

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 28. juni 2018; checks kræver 8 redigeringer .

En swap-chiffer er en symmetrisk krypteringsmetode  , hvor elementer af den originale almindelige tekst ombyttes. Tekstelementer kan være enkelttegn (den mest almindelige store og små bogstaver), bogstavpar, tredobbelte bogstaver, en kombination af disse tilfælde og så videre. Almindelige eksempler på permutation er anagrammer . I klassisk kryptografi kan permutationscifre opdeles i to klasser:

Som et alternativ til permutationscifre kan substitutionscifre overvejes . I dem ændrer tekstens elementer ikke deres rækkefølge, men ændrer sig selv.

Historie

Det nøjagtige tidspunkt for fremkomsten af ​​permutationschifferet kendes ikke. Det er meget muligt, at skriftkloge i oldtiden omarrangerede bogstaverne i deres konges navn for at skjule hans rigtige navn eller til rituelle formål [1] .

En af de ældste krypteringsenheder, vi kender, er Skital . Det er ubestrideligt kendt, at vandreren blev brugt i Spartas krig mod Athen i slutningen af ​​det 5. århundrede f.Kr. e. [2] [3]

Stamfaderen til anagrammet anses for at være digteren og grammatikeren Lycophron , som levede i det antikke Grækenland i det 3. århundrede f.Kr. e. Som den byzantinske forfatter John Tsets rapporterede , fra navnet på kong Ptolemæus , kompilerede han det første anagram, vi kender: Ptolemaios - Aro Melitos, som betyder "fra honning", og fra navnet på dronning Arsinoe  - som " Ion Eras " ( violet af Hera) [4 ] .

Simple permutation ciphers

Som regel bruges en permutationstabel ved kryptering og dekryptering af en simpel permutationschiffer:

...
...

Den første linje er positionen af ​​tegnet i klarteksten, den anden linje er positionen i chifferteksten. For en meddelelseslængde på tegn er der således nøjagtige taster .

Routing permutation ciphers

De såkaldte rute-permutationer, ved hjælp af en eller anden geometrisk figur (flad eller tredimensionel), er blevet udbredt. Transformationerne består i, at et stykke almindelig tekst skrives ind i en sådan figur langs en bestemt bane, og skrives ud ad en anden bane. Et eksempel på denne chiffer er Scitals-cifferet .

Tabel rute permutation cipher

De mest almindelige er permutation routing ciphers baseret på rektangler (tabeller). For eksempel kan du skrive en besked i en rektangulær tabel langs ruten: vandret, startende fra øverste venstre hjørne, skiftevis fra venstre mod højre. Vi vil afskrive beskeden langs ruten: langs lodret, startende fra øverste højre hjørne, skiftevis fra top til bund.

ALMINDELIG TEKST: Et eksempel på en rutepermutation
P R og m e
R m -en R w
R på t n om
th P e R e
Med t -en n om
i til og
CRYPTOGRAM: eshoeomrniateairmuptcprrysv

Tilbageførsel af de beskrevne trin vil ikke være vanskelig ved dekryptering [5] .

Lodret permutation ciffer

En række forskellige rutepermutationer - vertikal permutation - er blevet udbredt. Denne chiffer bruger også en rektangulær tabel, hvor meddelelsen er skrevet linje for linje fra venstre mod højre. Chiffergrammet er skrevet lodret, med kolonnerne valgt i den rækkefølge, der bestemmes af nøglen.

ALMINDELIG TEKST: Et eksempel på en rutepermutation NØGLE: (3, 1, 4, 2, 5)
3 en fire 2 5
P R og m e
R m -en R w
R på t n om
th P e R e
Med t -en n om
i til og
CRYPTOGRAM: rmuptcmrnrrnprrswiateaieshooo

Det er ikke tilrådeligt at udfylde den sidste linje i tabellen med "ikke-fungerende" bogstaver, da den kryptoanalytiker , der modtog dette kryptogram, modtager information om længden af ​​den numeriske nøgle [6] .

Chifferen "roterende gitter"

I 1550 foreslog den italienske matematiker Gerolamo Cardano (1501-1576) en ny teknik til kryptering af meddelelser - gitteret i sin bog Om subtiliteter .

Oprindeligt var Cardano-gitteret en stencil med huller, hvori der blev skrevet bogstaver, stavelser eller ord i en besked. Så blev stencilen fjernet, og det frie rum blev fyldt med mere eller mindre meningsfuld tekst. Denne metode til at skjule information omtales som steganografi .

Senere blev chifferen "roterende gitter" foreslået - den første transpositionelle (geometriske) chiffer. Selvom der er stor forskel på Cardanos oprindelige forslag og "roterende gitter"-chiffer, omtales stencil-baserede krypteringsmetoder almindeligvis som "Cardano-gitter".

Til kryptering og dekryptering ved hjælp af denne chiffer laves en stencil med udskårne celler. Når du anvender en stencil på et bord af samme størrelse på fire mulige måder, skal dens udskæringer fuldstændigt dække alle bordets celler nøjagtigt én gang.

Ved kryptering påføres en stencil på bordet. Almindelige bogstaver indtastes i synlige celler langs en bestemt rute. Dernæst vendes stencilen tre gange, hver gang udføres udfyldningsoperationen.

Chiffergrammet skrives ud fra den resulterende tabel langs en bestemt rute. Nøglen er stencilen, tilpasningsruten og svingrækkefølgen.

Denne krypteringsmetode blev brugt til at overføre hemmelige oplysninger af de hollandske herskere i 1740'erne. Under Første Verdenskrig brugte Kaiser Wilhelms hær chifferen "drejegrill". Tyskerne brugte stænger af forskellig størrelse, men i meget kort tid (fire måneder), til stor skuffelse for franske kryptoanalytikere, som netop var begyndt at hente nøgler til dem. Til gitter af forskellig størrelse fandt franskmændene på deres egne kodenavne: Anna (25 bogstaver), Berta (36 bogstaver), Dora (64 bogstaver) og Emile (81 bogstaver) [1] [7] .

Komplekse permutationscifre

Denne klasse af permutationscifre bruger ideen om gentagne gange at permutere tegn eller genkryptere en allerede krypteret besked.

Dobbelt permutation ciffer

Når du krypterer med en dobbelt permutationschiffer, skrives tekst til tabellen langs en bestemt rute, hvorefter kolonner og rækker omarrangeres. Yderligere, langs en bestemt rute, udstedes et chiffergram.

Nøglen til chifferen er tabellens størrelse, indsættelses- og udelukkelsesruterne, rækkefølgen, som kolonnerne og rækkerne permuteres i. Hvis ruterne er faste værdier, så er antallet af nøgler , hvor og  er antallet af rækker og kolonner i tabellen [8] .

ALMINDELIG TEKST: dobbelt permutation INDGANGSVEJ: venstre - højre BESKRIVELSE RUTE: top - down KOLONNER: ( 3, 1, 4, 2) LINJER: ( 3, 2, 4, 1, 5)
3 en fire 2
3 d i om th
2 n -en jeg P
fire e R e Med
en t -en n om
5 i til -en
   
en 2 3 fire
3 i th d om
2 -en P n jeg
fire R Med e e
en -en om t n
5 til i -en
   
en 2 3 fire
en -en om t n
2 -en P n jeg
3 i th d om
fire R Med e e
5 til i -en
CRYPTOGRAM: aavrkopystndevnyaoea

Krypteringsanalyse

Ved dechifrering af teksten bruges frekvenskarakteristika for almindelig tekst. Men for at opnå et stabilt billede skal længden af ​​beskeden være væsentligt større end nøglen. Et af de mest stabile kendetegn ved en meningsfuld tekst er fraværet af forbudte bigrammer (et par tilstødende bogstaver). For eksempel digramme "b + b", "vokal + b", "mellemrum + b". At kende og bruge frekvensdiagrammet for klarteksten vil i høj grad forenkle dekrypteringen af ​​permutationschifferet [9] .

Noter

  1. ↑ 1 2 Fred B. Rickson, 2011 .
  2. ↑ Thukydid . Historie I 131, 1.
  3. ↑ Dorichenko, 1994 , s. 16-17.
  4. ↑ Lives of the Hellenistic Poets Arkiveret 20. januar 2008 på Wayback Machine // Attalus: Kilder til græsk og romersk historie. (Engelsk)
  5. ↑ Alferov, 2002 , s. 96.
  6. ↑ Alferov, 2002 , s. 97.
  7. ↑ Babash, 2007 .
  8. ↑ Alferov, 2002 .
  9. ↑ Babash, 2007 , s. 136.

Litteratur

  • A.P. Alferov, A. Yu. Zubov, A.S. Kuzmin, A.V. Cheryomushkin. Grundlæggende om kryptografi. - Helios ARV, 2002. - ISBN 5-85438-137-0 .
  • A.V. Babash, G.P. Shankin. Kryptografi. - M. SOLON-PRESS, 2007. - ISBN 5-93455-135-3 .
  • Fred B. Rickson. Koder, cifre, signaler og hemmelig transmission af information. - Astrel, 2011. - ISBN 978-5-17-074391-9 .
  • Dorichenko S. A., Yashchenko V. V. 25 etuder om ciphers: Populært om moderne kryptografi. - Teis, 1994. - ISBN 5-7218-0014-3 .