Полиалфавитный шифр - Polyalphabetic cipher

А полиалфавитный шифр есть ли шифр на основе замена, используя несколько алфавитов подстановки. В Шифр Виженера вероятно, самый известный пример полиалфавитного шифра, хотя это упрощенный частный случай. В Энигма машина является более сложным, но по сути является полиалфавитным шифром подстановки.

История

Работа Аль-Калкашанди (1355–1418), основываясь на более ранней работе Ибн ад-Дурайхим (1312–1359), содержал первое опубликованное обсуждение замены и транспозиции шифров, а также первое описание полиалфавитного шифра, в котором каждой букве открытого текста назначается более одной замены.[1] Однако утверждалось, что полиалфавитные шифры, возможно, были разработаны арабским криптологом. Аль Кинди (801–873) веками ранее.[2]

В Шифр Альберти от Леон Баттиста Альберти около 1467 г. появился ранний полиалфавитный шифр. Альберти использовал смешанный алфавит для шифрования сообщения, но всякий раз, когда он хотел, он переключался на другой алфавит, указывая на то, что он сделал это, включив в криптограмму заглавную букву или число. Для этого шифрования Альберти использовал устройство декодирования, его шифровальный диск, в котором реализована полиалфавитная подстановка со смешанными алфавитами.

Йоханнес Тритемиус —В его книге Polygraphiae libri sex (Шесть книг по полиграфии), которая была опубликована в 1518 году после его смерти, - изобрел прогрессивный ключ полиалфавитный шифр, называемый Шифр Тритемия.[3] В отличие от шифра Альберти, который переключал алфавиты через случайные промежутки времени, Тритемиус переключал алфавиты для каждой буквы сообщения. Он начал с tabula recta, квадрат с 26 буквами (хотя Тритемий писал на латинский, использовано 24 буквы). Каждый алфавит был сдвинут на одну букву влево от буквы над ним и начинался снова с буквы A после достижения Z (см. Таблицу).

Tabula recta

Идея Тритемия заключалась в том, чтобы зашифровать первую букву сообщения, используя первый сдвинутый алфавит, так что A стал B, B стал C и т. Д. Вторая буква сообщения была зашифрована с использованием второго сдвинутого алфавита и т. Д. Шифровальный диск Альберти реализовал то же самое. схема. У него было два алфавита, один на фиксированном внешнем кольце, а другой на вращающемся диске. Буква зашифровывается, ища эту букву на внешнем кольце и кодируя ее как букву под ней на диске. Диск начинается с A под B, и пользователь поворачивает диск на одну букву после шифрования каждой буквы.

Взломать шифр было тривиально, и машинная реализация Альберти не намного сложнее. Ключевой прогресс в обоих случаях плохо скрывалась от злоумышленников. Даже реализацию Альберти его полиалфавитного шифра было довольно легко взломать (заглавная буква - главный ключ к разгадке криптоаналитика). В течение большей части следующих нескольких сотен лет почти все упускали из виду важность использования множественных замещающих алфавитов. Создатели полиалфавитных подстановочных шифров, похоже, сконцентрировались на затемнении выбора нескольких таких алфавитов (повторение по мере необходимости), а не на увеличении безопасности, которое возможно за счет использования многих и никогда не повторять ни одного.

Этот принцип (особенно неограниченные дополнительные замещающие алфавиты Альберти) был крупным достижением - самым значительным за несколько сотен лет с тех пор, как частотный анализ был разработан. Разумную реализацию было бы (и, когда она наконец была реализована) было бы намного труднее сломать. Так продолжалось до середины 19 века (в Бэббидж секретная работа во время Крымская война и Фридрих Касиски в целом эквивалентное публичное раскрытие несколькими годами позже), что криптоанализ хорошо реализованных полиалфавитных шифров вообще никуда не делось. Увидеть Касиски экспертиза.

Заметки

  1. ^ Леннон, Брайан (2018). Пароли: Филология, Безопасность, Проверка подлинности. Издательство Гарвардского университета. п. 26. ISBN  9780674985377.
  2. ^ Маклин, Дональд, Аль-Кинди, получено 13 апреля 2012
  3. ^ Иоганн Тритхейм, Polygraphiae libri sex … (Базель, Швейцария: Михаэль Фертер и Адам Петри, 1518 г.), Liber quintus (пятая книга), страницы 461-462; то Recta transpositionis tabula (квадратная таблица транспозиций, или «таблица Виженера») появляется на стр. 463.

использованная литература

Смотрите также