Шифр Бофорта

Шифр Бофорта, изобретенный неким Джованни Сестри в начале 18 века, но широко приписываемый сэру Фрэнсису Бофорту . ^[1] — шифр подстановки, аналогичный шифру Виженера , с немного измененным механизмом шифрования и таблицей . ^[2] Его самое известное применение было в роторной шифровальной машине Hagelin M-209 . ^[3] Шифр Бофорта основан на квадрате Бофорта, который по сути аналогичен квадрату Виженера, но в обратном порядке, начиная с буквы «Z» в первом ряду. ^[4] где первая строка и последний столбец служат одной и той же цели. ^[5]

Использование шифра

Для шифрования сначала выберите символ открытого текста в верхней строке таблицы; назовите этот столбец P. Во-вторых, пройдите вниз по столбцу P до соответствующей ключевой буквы K. Наконец, двиньтесь прямо влево от ключевой буквы к левому краю таблицы, там будет шифрование зашифрованного текста открытого текста P с ключом K.

Например, при шифровании обычного текстового символа «d» с ключом «m» шаги будут следующими:

найдите столбец с буквой «d» вверху,
пройдите вниз по этой колонне, чтобы найти ключ "m",
подойдите к левому краю таблицы, чтобы найти букву зашифрованного текста (в данном случае «K»).

Для расшифровки процесс обратный. В отличие от очень похожего шифра Виженера , шифр Бофорта является взаимным шифром , то есть алгоритмы дешифрования и шифрования одинаковы. Это, очевидно, уменьшает количество ошибок при обработке таблицы, что делает ее полезной для ручного шифрования больших объемов сообщений, например, в ручной криптосистеме DIANA, используемой спецназом США во время войны во Вьетнаме (сравните таблицу DIANA на изображении).

В приведенном выше примере в столбце с буквой «m» вверху в обратной строке «d» можно найти зашифрованный текст «K». То же самое справедливо и для дешифрования, когда зашифрованный текст «K» в сочетании с ключом «m» приводит к открытому тексту «d», а объединение «K» с «d» приводит к получению «m». В результате образуются комбинации «триграмм», в которых двух частей достаточно для идентификации третьей. После исключения одинаковых триграмм остается только 126 из первоначальных 676 комбинаций (см. ниже), и их можно запомнить в любом порядке (например, AMN можно запомнить как «man», а CIP как «pic») для ускорения кодирования и декодирования. ^[6]

AAZ ABY ACX ADW AEV AFU AGT AHS AIR AJQ AKP ALO AMN                                                     
    BBX BCW BDV BEU BFT BGS BHR BIQ BJP BKO BLN BMM                                                 BZZ 
        CCV CDU CET CFS CGR CHQ CIP CJO CKN CLM                                                 CYZ     
            DDT DES DFR DGQ DHP DIO DJN DKM DLL                                             DXZ DYY     
                EER EFQ EGP EHO EIN EJM EKL                                             EWZ EXY         
                    FFP FGO FHN FIM FJL FKK                                         FVZ FWY FXX         
                        GGN GHM GIL GJK                                         GUZ GVY GWX             
                            HHL HIK HJJ                                     HTZ HUY HVX HWW             
                                IIJ                                     ISZ ITY IUX IVW                 
                                                                    JRZ JSY JTX JUW JVV                 
                                                                KQZ KRY KSX KTW KUV                     
                                                            LPZ LQY LRX LSW LTV LUU                     
                                                        MOZ MPY MQX MRW MSV MTU                         
                                                    NNZ NOY NPX NQW NRV NSU NTT                         
                                                        OOX OPW OQV ORU OST                             
                                                            PPV PQU PRT PSS                             
                                                                QQT QRS                                 
                                                                    RRR

Алгебраическое описание

Шифр Бофорта можно описать алгебраически. Например, используя кодировку букв А – Z в виде чисел 0–25 и сложения по модулю 26, пусть $M=M_{1}\dots M_{n}$ быть персонажами сообщения, $C=C_{1}\dots C_{n}$ быть символами зашифрованного текста и $K=K_{1}\dots K_{n}$ быть символами ключа, повторяемыми при необходимости. Тогда шифрование Бофорта $E$ можно написать,

C_{i}=E_{K}(M_{i})=(K_{i}-M_{i})\mod {26}

.

Аналогично, расшифровка $D$ используя ключ $K$ ,

M_{i}=D_{K}(C_{i})=(K_{i}-C_{i})\mod {26}

.

Расшифровка шифром Виженера

Благодаря сходству между шифром Бофорта и шифром Виженера , после применения преобразования его можно решить как шифр Виженера . Заменив каждую букву в зашифрованном тексте и ключе на противоположную ей букву (так, что «a» становится «z», «b» становится «y» и т. д.; т. е. преобразование Атбаша ), его можно решить, как шифр Виженера .

Отличается от варианта Бофорта.

Шифр Бофорта не следует путать с «вариантом шифра Бофорта». В варианте Бофорта шифрование выполняется путем выполнения этапа дешифрования стандартного шифра Виженера, а также дешифрование выполняется с использованием шифрования Виженера.

Ссылки

^ «Действительно ли Бофорт использовал шифр Бофорта?» . cryptiana.web.fc2.com . Проверено 10 января 2024 г.
^ Франксен, Оле Иммануэль, Бэббидж и криптография. Или тайна шифра адмирала Бофорта . Математика и компьютеры в моделировании 35 (1993) 327-367.
^ Моллин, Ричард А., Введение в криптографию , стр. 100. Chapman & Hall/CRC, 2001.
^ Йорг Роте (2006). Теория сложности и криптология: введение в криптосложность . Springer Science & Business Media. п. 164. ИСБН 9783540285205 .
^ Арто Саломаа (2013). Криптография с открытым ключом: Том 23 монографий по теоретической информатике. Серия EATCS . Springer Science & Business Media. п. 31. ISBN 9783662026274 .
^ Рейменанц, Дирк. «Одноразовый блокнот» . Шифровальные машины и криптология . Проверено 28 декабря 2020 г.

[1] «Действительно ли Бофорт использовал шифр Бофорта?» . cryptiana.web.fc2.com . Проверено 10 января 2024 г.

[2] Франксен, Оле Иммануэль, Бэббидж и криптография. Или тайна шифра адмирала Бофорта . Математика и компьютеры в моделировании 35 (1993) 327-367.

[3] Моллин, Ричард А., Введение в криптографию , стр. 100. Chapman & Hall/CRC, 2001.

[4] Йорг Роте (2006). Теория сложности и криптология: введение в криптосложность . Springer Science & Business Media. п. 164. ИСБН 9783540285205 .

[5] Арто Саломаа (2013). Криптография с открытым ключом: Том 23 монографий по теоретической информатике. Серия EATCS . Springer Science & Business Media. п. 31. ISBN 9783662026274 .

[rijmenants-6] Рейменанц, Дирк. «Одноразовый блокнот» . Шифровальные машины и криптология . Проверено 28 декабря 2020 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]