Пересекающаяся шахматная доска

Межстраничная шахматная доска — это устройство для преобразования буквенно-цифрового открытого текста в цифры с одновременным достижением фракционирования (простой формы распространения информации) и сжатия данных по сравнению с другими схемами, использующими цифры. Он также известен как мономно-биномный шифр.

История

В 1555 году Папа Павел IV учредил должность секретаря шифров при понтифике. В конце 1580-х годов эту должность занимали члены семьи Ардженти, в первую очередь Джованни Батиста и его племянник Маттео. Маттео был первым, кто намеренно скрыл границы между однозначными и двузначными кодами, разработав первый шифр переменной длины, хотя это все еще был шифр замены:

а	б	с	д	и	ж	г	час	я	л	м	н	тот	п	д	р	с	т	в	С	и (&)
6	84	34	80	2	43	83	33	7	03	40	00	9	48	44	30	04	08	1	88	38

Этим шифром, бдительность папы Климента была велика, во всяком деле дело шифровалось как 0875.

В следующей таблице один и тот же ключ переставляется так, что номер столбца соответствует второй цифре, а строка соответствует первой цифре или ее отсутствию:

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	нулевой	в	и	нулевой		нулевой	а	я	нулевой	тот
0	н	нулевой	нулевой	л	с		нулевой	нулевой	т	нулевой
3	р			час	с				&
4	м			ж	д				п
8	д			г	б				С

Сравнивая эту таблицу с нижней, видно, что это не современная трансграничная шахматная доска, а буквы, закодированные одной цифрой, не являются наиболее частыми буквами латиницы (Т встречается гораздо чаще, чем О ), но идея, использованная в последних шифрах, присутствует.

В его современной форме, описанной ниже, первое задокументированное использование шифра было в 1937 году шведским коммунистом Пером Мерлингом во время гражданской войны в Испании . Позже он был использован в качестве основы для этапа преобразования сообщения в цифры в шифре VIC .

Механика

Настраивать

Разнесенная шахматная доска устроена примерно так:

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	И	Т		А	ТО	Н		Р	я	С
2	Б	С	Д	Ф	Г	ЧАС	Дж	К	л	М
6	П	вопрос	/	В	V	В	Х	И	С	.

Строка заголовка заполняется десятью цифрами от 0 до 9. Они могут быть представлены по порядку, как в приведенной выше таблице, или зашифрованы (на основе значения секретного ключа) для дополнительной безопасности. Второй ряд обычно состоит из восьми высокочастотных букв (мнемоника для английского языка включает: «ESTONIA-R», «A SIN TO ER(R)», «AT ONE SIR», «AERO TINS»), оставляя два пустых места; эта строка не имеет координаты строки в первом столбце. Остальные две строки помечены одной из двух цифр, которым не была присвоена буква во второй строке, а затем заполнены остальной частью алфавита, а также двумя символами «.». и '/'.

• Точка '.' используется как точка или десятичный разделитель ,
• Косая черта '/' используется как цифровой escape-символ (указывающий, что за ним следует цифра).

Подобно порядку цифр в строке заголовка, символы алфавита могут быть представлены по порядку (как здесь) или зашифрованы на основе секретного ключевого слова/фразы.

Шифрование

Буквенное шифрование: для шифрования буква во второй строке просто заменяется числом, обозначающим ее столбец. Символы в третьей и четвертой строках заменяются двузначным числом, представляющим номера их строк и столбцов (сначала записаны координаты строки, т. е. B=20).

Шифрование цифр. Чтобы зашифровать цифру, существует несколько возможных методов (которые должны быть известны/согласованы заранее):

• Single Digit Escape : закодируйте цифровой escape-символ (т. е. косую черту «/») в соответствии с любой буквой, затем напишите требуемую цифру «прозрачно». Это означает, что цифра зашифрована тремя символами зашифрованного текста; 2 для escape-символа, 1 для самой цифры. В этой схеме каждая цифра требует, чтобы перед ней был закодирован escape-символ.
• Двухзначная схема : если escape-символ закодирован двумя разными цифрами (например, «26» в приведенном выше примере), то можно закодировать несколько цифр, записав каждую дважды. Чтобы вернуться к тексту, используется escape-символ. Таким образом, поток цифр можно закодировать только одним escape-символом. Этот метод нельзя использовать, если escape-символ сам закодирован двузначной комбинацией.
• Трехзначная схема : Как и двузначная схема, описанная выше, но используются трехзначные цифры. Именно этот механизм использовался в шифре VIC ».

Пример

В таблице ниже показано преобразование строки «ATTACK AT DAWN» в числа, используя описанную выше настройку шахматной доски.

Открытый текст	А	Т	Т	А	С	К	А	Т	Д	А	В	Н
Числа	3	1	1	3	21	27	3	1	22	3	65	5

Полученное сообщение 3113212731223655 должно быть защищено другими средствами, если таблица шахматной доски не зашифрована. Пропуская цифры через дополнительную стадию шифрования транспозиции или замены , можно использовать для защиты сообщения — в той степени, в которой транспонирование или замена могут считаться безопасными.

Например, защита приведенного выше сообщения с использованием в качестве секретного ключа цифр «0452» — цифры секретного ключа повторяются, чтобы получить как минимум столько цифр, сколько цифр в сообщении — и добавление по модулю 10 для транспонирования дает:

Цифры сообщения	3	1	1	3	2	1	2	7	3	1	2	2	3	6	5	5
Ключевые цифры	0	4	5	2	0	4	5	2	0	4	5	2	0	4	5	2
Шифрованные цифры	3	5	6	5	2	5	7	9	3	5	7	4	3	0	0	7

Сообщение также можно зашифровать с помощью шифра замены, используя ту же самую шахматную доску, чтобы снова преобразовать цифры обратно в буквы:

Номера сообщений	3	5	65	25	7	9	3	5	7	4	3	0	0	7
Зашифрованный текст	А	Н	В	ЧАС	Р	С	А	Н	Р	ТО	А	И	И	Р

Дешифрование — это просто обратная сторона этих процессов. Хотя размер групп может варьироваться, расшифровка однозначна, поскольку всякий раз, когда следующий элемент, который нужно расшифровать, начинается с 2 или 6, это пара; в противном случае это синглтон. Если декодируемая буква представляет собой цифровой escape-символ '/', то следующие 1+ цифры (в зависимости от схемы) следует интерпретировать как цифру.

Криптографические свойства

Сжатие : наиболее распространенные символы кодируются только одним символом вместо двух; это уменьшает размер зашифрованного текста и, возможно, склонность шифра к частотной атаке .

Дробное : в отличие от квадрата Полибия (где каждый символ представлен парой цифр), шахматная доска не будет шифровать каждый символ одинаковым количеством цифр зашифрованного текста. Это затрудняет криптоаналитикам определение границ между символами открытого текста. Это можно комбинировать с транспозицией (как в шифре VIC ), чтобы найти буквы зашифрованного текста одного и того же символа открытого текста в неизвестных местах зашифрованного текста.

См. также

• Темы криптографии

Внешние ссылки

• Шифр VIC
• Разбросанные шахматные доски Различные версии шахматных досок в шифровальных машинах и криптологии.
• SECOM, вариант VIC с расширенной шахматной доской.
• «Восстание полевых шифров: смешанные шифры шахматной доски», Грег Гебель, 2009 г.