Permutation chiffer

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 28 juni 2018; kontroller kräver 8 redigeringar .

Ett swap-chiffer är en symmetrisk krypteringsmetod där delar av den ursprungliga klartexten byts ut. Textelement kan vara enstaka tecken (de vanligaste skiftlägen), bokstäverpar, tredubblar bokstäver, en kombination av dessa skiftlägen och så vidare. Vanliga exempel på permutation är anagram . I klassisk kryptografi kan permutationschiffer delas in i två klasser:

Enkla (enkla) permutationschiffer - under kryptering flyttas klartexttecken från sina ursprungliga positioner till nya en gång.
Flera (komplexa) permutationschiffer - under kryptering flyttas klartexttecken från sina ursprungliga positioner till nya flera gånger.

Som ett alternativ till permutationschiffer kan substitutionschiffer övervägas . I dem ändrar inte textens beståndsdelar sin sekvens, utan ändrar sig själva.

Historik

Den exakta tidpunkten för uppkomsten av permutationschifferet är inte känd. Det är fullt möjligt att skriftlärda i gamla tider ordnade om bokstäverna i sin kungs namn för att dölja hans riktiga namn eller för rituella ändamål [1] .

En av de äldsta krypteringsenheterna vi känner till är Skital . Det är obestridligt känt att vandraren användes i Spartas krig mot Aten i slutet av 400-talet f.Kr. e. [2] [3]

Stamfadern till anagrammet anses vara poeten och grammatikern Lycophron , som levde i antikens Grekland på 300-talet f.Kr. e. Som den bysantinske författaren John Tsets rapporterade , från namnet på kung Ptolemaios , sammanställde han det första anagrammet som vi känner till: Ptolemaios - Aro Melitos, som betyder "från honung", och från namnet på drottning Arsinoe - som " Ion Eras " ( viol av Hera) [4 ] .

Enkla permutationschiffer

Som regel, vid kryptering och dekryptering av ett enkelt permutationschiffer, används en permutationstabell:

$ett$	$2$	$3$	...	$n$
$I_1$	$I_{2}$	$I_3$	...	$I}$

Den första raden är tecknets position i klartexten, den andra raden är positionen i chiffertexten. För en meddelandelängd på tecken finns det alltså exakt nycklar . $n$ $n!\$

Routing permutation chiffer

De så kallade ruttpermutationerna, med användning av någon geometrisk figur (platt eller tredimensionell), har blivit utbredd. Transformationerna består i att ett stycke klartext skrivs in i en sådan figur längs en viss bana, och skrivs ut längs en annan bana. Ett exempel på detta chiffer är Scitals-chifferet .

Tabell rutt permutation chiffer

De vanligaste är permutation routing chiffer baserade på rektanglar (tabeller). Du kan till exempel skriva ett meddelande i en rektangulär tabell längs rutten: horisontellt, med början från det övre vänstra hörnet, växelvis från vänster till höger. Vi kommer att skriva av meddelandet längs rutten: längs vertikalerna, med start från det övre högra hörnet, växelvis uppifrån och ned.

VANLIG TEXT: Ett exempel på en ruttpermutation

P	R	och	m	e
R	m	a	R	sh
R	på	t	n	handla om
th	P	e	R	e
Med	t	a	n	handla om
i	till	och

KRYPTOGRAM: eshoeomrniateairmuptcprrysv

Återföringen av de beskrivna stegen kommer inte att vara svårt vid dekryptering [5] .

Vertikal permutation chiffer

En mängd olika ruttpermutationer - vertikal permutation - har blivit utbredd. Detta chiffer använder också en rektangulär tabell där meddelandet skrivs rad för rad från vänster till höger. Chiffergrammet skrivs vertikalt, med kolumnerna valda i den ordning som bestäms av nyckeln.

VANLIG TEXT: Ett exempel på en ruttpermutation NYCKEL: (3, 1, 4, 2, 5)

3	ett	fyra	2	5
P	R	och	m	e
R	m	a	R	sh
R	på	t	n	handla om
th	P	e	R	e
Med	t	a	n	handla om
i	till	och

CRYPTOGRAM: rmuptcmrnrrnprrswiateaieshooo

Att fylla den sista raden i tabellen med "icke-fungerande" bokstäver är inte tillrådligt, eftersom kryptoanalytikern som fick detta kryptogram får information om längden på den numeriska nyckeln [6] .

Chiffer "roterande galler"

År 1550 föreslog den italienske matematikern Gerolamo Cardano (1501-1576) en ny teknik för att kryptera meddelanden - gittret i sin bok Om subtiliteter .

Från början var Cardano-gallret en stencil med hål där bokstäver, stavelser eller ord i ett meddelande skrevs in. Sedan togs stencilen bort, och det fria utrymmet fylldes med mer eller mindre meningsfull text. Denna metod för att dölja information kallas steganografi .

Senare föreslogs chifferet "roterande gitter" - det första transpositionella (geometriska) chifferet. Även om det finns en stor skillnad mellan Cardanos ursprungliga förslag och chiffret "roterande galler", kallas stencilbaserade krypteringsmetoder vanligtvis för "Cardano-grillar".

För kryptering och dekryptering med detta chiffer görs en stencil med utskurna celler. När du applicerar en stencil på ett bord av samma storlek på fyra möjliga sätt, måste dess utskärningar helt täcka alla bordets celler exakt en gång.

Vid kryptering appliceras en stencil på bordet. Bokstäver i klartext skrivs in i synliga celler längs en viss rutt. Därefter vänds stencilen tre gånger, varje gång man fyller på.

Chiffergrammet skrivs ut från den resulterande tabellen längs en viss rutt. Nyckeln är stencilen, passningsvägen och svängordningen.

Denna krypteringsmetod användes för att överföra hemlig information av de holländska härskarna på 1740-talet. Under första världskriget använde Kaiser Wilhelms armé chiffret "vändgrill". Tyskarna använde barer av olika storlekar, men under en mycket kort tid (fyra månader), till stor besvikelse för franska kryptoanalytiker, som precis hade börjat plocka upp nycklar till dem. För galler av olika storlekar kom fransmännen på sina egna kodnamn: Anna (25 bokstäver), Berta (36 bokstäver), Dora (64 bokstäver) och Emile (81 bokstäver) [1] [7] .

Komplexa permutationschiffer

Denna klass av permutationschiffer använder idén om att upprepade gånger permutera tecken eller omkryptera ett redan krypterat meddelande.

Dubbel permutation chiffer

Vid kryptering med ett dubbelt permutationschiffer skrivs text till tabellen längs en viss rutt, sedan omarrangeras kolumner och rader. Vidare, längs en viss rutt, utfärdas ett chiffergram.

Nyckeln till chiffret är storleken på tabellen, insättnings- och exkluderingsvägarna, i vilken ordning kolumnerna och raderna permuteras. Om rutterna är fasta värden är antalet nycklar , där och är antalet rader och kolumner i tabellen [8] . $n!m!$ $n$ $m$

VANLIG TEXT: dubbel permutation INTRÄDESVÄG: vänster - höger BESKRIVNING RUT: uppifrån och ner KOLUMNER: ( 3, 1, 4, 2) LINES: ( 3, 2, 4, 1, 5)

	3	ett	fyra	2
3	d	i	handla om	th
2	n	a	jag	P
fyra	e	R	e	Med
ett	t	a	n	handla om
5	i	till	a

	ett	2	3	fyra
3	i	th	d	handla om
2	a	P	n	jag
fyra	R	Med	e	e
ett	a	handla om	t	n
5	till		i	a

	ett	2	3	fyra
ett	a	handla om	t	n
2	a	P	n	jag
3	i	th	d	handla om
fyra	R	Med	e	e
5	till		i	a

KRYPTOGRAM: aavrkopystndevnyaoea

Kryptanalys

Vid dechiffrering av texten används vanlig texts frekvensegenskaper . Men för att få en stabil bild måste meddelandets längd vara betydligt längre än nyckeln. En av de mest stabila egenskaperna hos en meningsfull text är frånvaron av förbjudna bigram (ett par intilliggande bokstäver). Till exempel, digram "b + b", "vokal + b", "mellanslag + b". Att känna till och använda frekvensdiagrammet för klartexten kommer att avsevärt förenkla dekrypteringen av permutationschifferet [9] .

Anteckningar

↑ 1 2 Fred B. Rickson, 2011 .
↑ Thukydides . Historia I 131, 1.
↑ Dorichenko, 1994 , sid. 16-17.
↑ Lives of the Hellenistic Poets Arkiverad 20 januari 2008 på Wayback Machine // Attalus: Källor för grekisk och romersk historia. (Engelsk)
↑ Alferov, 2002 , sid. 96.
↑ Alferov, 2002 , sid. 97.
↑ Babash, 2007 .
↑ Alferov, 2002 .
↑ Babash, 2007 , sid. 136.

Litteratur

A.P. Alferov, A. Yu. Zubov, A.S. Kuzmin, A.V. Cheryomushkin. Grunderna i 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, chiffer, signaler och hemlig överföring av information. - Astrel, 2011. - ISBN 978-5-17-074391-9 .
Dorichenko S. A., Yashchenko V. V. 25 etuder om chiffer: Populärt om modern kryptografi. - Teis, 1994. - ISBN 5-7218-0014-3 .