Полиалфавитный шифр

Полиалфавитный шифр — это замена , использующая несколько алфавитов замены. Шифр Виженера , вероятно, является самым известным примером полиалфавитного шифра, хотя это упрощенный частный случай. Машина «Энигма» более сложна, но по своей сути она по-прежнему представляет собой шифр полиалфавитной замены.

История

Работа Аль-Калкашанди (1355–1418), основанная на более ранней работе Ибн ад-Дурайхима (1312–1359), содержала первое опубликованное обсуждение замены и транспонирования шифров, а также первое описание полиалфавитного алгоритма. шифр, в котором каждой букве открытого текста назначается более одного заменителя. ^[1] Однако утверждалось, что многоалфавитные шифры могли быть разработаны арабским криптологом Аль-Кинди (801–873) столетиями ранее. ^[2]

Шифр Альберти , созданный Леоном Баттистой Альберти около 1467 года, был ранним полиалфавитным шифром. Альберти использовал смешанный алфавит для шифрования сообщения, но всякий раз, когда он хотел, он переключался на другой алфавит, показывая, что он это сделал, включая заглавную букву или цифру в криптограмму. Для этого шифрования Альберти использовал устройство декодера, свой зашифрованный диск , который реализовал полиалфавитную замену смешанными алфавитами.

Иоганнес Тритемий — в своей книге Polygraphiae libri sex («Шесть книг полиграфии»), которая была опубликована в 1518 году после его смерти, — изобрел прогрессивный ключевой полиалфавитный шифр, названный шифром Тритемия . ^[3] В отличие от шифра Альберти, который менял алфавиты через случайные промежутки времени, Тритемий менял алфавиты для каждой буквы сообщения. Он начал с tabula recta — квадрата с 26 буквами (хотя Тритемий, писавший на латыни , использовал 24 буквы). Каждый алфавит был сдвинут на одну букву влево от расположенного над ним и снова начинался с А после достижения Z (см. таблицу).

Идея Тритемия заключалась в том, чтобы зашифровать первую букву сообщения, используя первый сдвинутый алфавит, так, чтобы A стало B, B стало C и т. д. Вторая буква сообщения была зашифрована с использованием второго сдвинутого алфавита и т. д. Шифрованный диск Альберти реализовал то же самое. схема. У него было два алфавита: один на неподвижном внешнем кольце, а другой на вращающемся диске. Буква шифруется путем поиска этой буквы на внешнем кольце и кодирования ее как буквы под ней на диске. Диск начинался с буквы A под буквой B, и пользователь поворачивал диск на одну букву после шифрования каждой буквы.

Шифр было легко взломать, а машинная реализация Альберти не намного сложнее. Ключевой прогресс в обоих случаях был плохо скрыт от злоумышленников. Даже реализацию Альберти его многоалфавитного шифра было довольно легко взломать (заглавная буква является основным ключом к разгадке для криптоаналитика). На протяжении большей части следующих нескольких сотен лет почти все упускали из виду важность использования алфавитов с множественной заменой. Разработчики многоалфавитных шифров замены, по-видимому, сосредоточились на том, чтобы скрыть выбор нескольких таких алфавитов (повторяющихся по мере необходимости), а не на повышении безопасности, возможном при использовании многих и никогда не повторяющемся ни одного.

Этот принцип (в частности, неограниченное количество дополнительных алфавитов замены Альберти) стал крупным достижением — самым значительным за несколько сотен лет, прошедших с момента частотного анализа разработки . Разумную реализацию было бы (и, когда она наконец была достигнута) взломать гораздо труднее. Лишь в середине XIX века (в Крымской секретной работе Бэббиджа во время войны и в целом эквивалентном публичном раскрытии информации Фридрихом Касиски несколько лет спустя) криптоанализ хорошо реализованных полиалфавитных шифров вообще чего-то достиг. См. обследование Касиски .

Примечания

^ Леннон, Брайан (2018). Пароли: Филология, Безопасность, Аутентификация . Издательство Гарвардского университета . п. 26. ISBN 9780674985377 .
^ Маклин, Дональд (20 февраля 2012 г.), Аль-Кинди , получено 13 апреля 2012 г.
^ Иоганн Тритхайм, Polygraphiae libri sex … (Базель, Швейцария: Майкл Фуртер и Адам Петри, 1518), Liber quintus (пятая книга), страницы 461–462; Recta transpositionis tabula (квадратная таблица транспозиций или «таблица Виженера») представлена на стр. 463.

Ссылки

Альберти, Леон Баттиста (1997), Трактат о шифрах, пер. А. Закканьини. Предисловие Дэвида Кана , Турин: Галимберти
Черчхаус, Роберт (2002), Коды и шифры: Юлий Цезарь, загадка и Интернет , Кембридж: Издательство Кембриджского университета, ISBN 978-0-521-00890-7
Гейнс, Хелен Фуше (1939), Криптоанализ , Дувр, ISBN 0-486-20097-3

См. также

[1] Леннон, Брайан (2018). Пароли: Филология, Безопасность, Аутентификация . Издательство Гарвардского университета . п. 26. ISBN 9780674985377 .

[2] Маклин, Дональд (20 февраля 2012 г.), Аль-Кинди , получено 13 апреля 2012 г.

[3] Иоганн Тритхайм, Polygraphiae libri sex … (Базель, Швейцария: Майкл Фуртер и Адам Петри, 1518), Liber quintus (пятая книга), страницы 461–462; Recta transpositionis tabula (квадратная таблица транспозиций или «таблица Виженера») представлена на стр. 463.

[1]

[2]

[3]