Шифр пар.

Ключем є фраза, яка містить половину літер абетки. У випадку української абет-ки можна заміняти в текстах літеру "ї", яка зрідка трапляється, на літеру "і". Тоді ви-користовують 32 літери. Ключова фраза повинна мати 16 різних літер (але може бути довшою, ніж 16 літер, тобто деякі літери можуть повторюватися). Шифрування вико-нують так. Передусім послідовно записують різні літери, що є в ключі, у першому рядку. Під ним вписують послідовні літери абетки, пропускаючи вже наявні в ключі. Таким способом отримують відповідні пари літер.

Нехай ключем буде фраза Реве та стогне Дніпр широкий:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

р е в т а с о г н д і п ш и к й

б г є ж з л м у ф х ц ч щ ь ю я

Тоді пари літер української абетки будуть такі:

Абвггдеєжзиі йклмнопрстуфхцчшщьюя

зрєуехґвтаьцяюсофмчблжгнд і пщшикй

Явний текст зустріч відмінено в цьому разі переходить у криптограму аглжбцпецхоцфгфм.

Шифр Play-fair.

Цей шифр початково розроблено для латинської абетки. Зрідка вживану в текстах літеру J замінено на літеру І; всі розділові знаки відкинемо. Ключем є чотири квадрати розміру 5 х 5, у які вписані окремо всі літери абетки в певній послідовності. Шифр Play-fair є прикладом системи, у якій використовують блоки літер довжиною два. Це усклад-нює відгадування ключа.

Припустимо, для прикладу, що хочемо зашифрувати пару CR за допомогою та-кого ключа:

Літери С і R визначають прямокутник, у двох інших вершинах якого є літери М і О. За правилом шифрування CR заміняємо на МО, а слово CRYPTOGRAPHY переходить у MOPWTIOMFXNS.

Аналогічний шифр можна збудувати для української абетки з використанням, наприклад, 33 літер та знаків пунктуації. В цьому випадку ключам будуть відповідати набори з чотирьох квадратів розміром 6x6.

Шифр Віженера.

Для явного тексту й криптограми використовують той самий алфавіт. У цьому разі функція підстановки (пересування) означає таке. Нехай х і у - дві літери з абетки (не обов'язково латинської). Тоді х+у є результатом зсуву літери х праворуч в абетці на кількість позицій, яка відповідає номеру літери у в абетці. Нумерація літер починається від нуля. Для української мови маємо: а+а = а, б+а = б, б+в = г і т.д. Цю операцію відображає таблиця Віженера (табл. 1.4).

Для шифрування вибирають ключ. Якщо довжина ключа менша від довжини яв-ного тексту, то ключ циклічно продовжується. Наприклад, шифрування повідомлення УПА розпочне наступ через два дні з ключем Шухевич виконують так.

у п а р о з п о ч н е н а с т у п ч е р е з д в а д н і

ш у х е в и ч ш у х е в и ч ш у х е в и ч ш у х е в и ч

о з х ц р п й й н з ї п и л н й і а ж ь а ґ ш ч е є ч д

Як бачимо, однаковим літерам криптограми можуть відповідати різні літери яв-ного тексту, що утруднює атаку з метою дешифрування.

Така система шифрування (за малих довжин ключа), як і система Play-fair, гаран-тує лише дуже невеликий рівень безпеки. Слабкістю шифрів, які ґрунтуються на підстановках, є те, що їх можна зламати за допомогою аналізу частоти появлення літер або блоків літер абетки. Аналіз цих частот у зашифрованих текстах дає змогу здогадатися про деякі значення заміни. Наприклад, частоти появлення літер у текстах в українській мові наведено в табл.1.5, а в англійській-у табл. 1.6 [1].

Для кожної мови частота літер визначена кількістю появлення літери у достатньо довгому тексті, поділеною на загальну кількість літер у тексті. Наприклад, частота літери а в тексті садок вишневий коло хати становить 2/24 (з урахуванням пропуску між словами як окремого символу). Подібні таблиці можна отримати й для двох літер або для певних блоків літер.

Криптоаналіз полягає в створенні таблиці частот появлення літер у криптограмі й порівняння її з наведеною вище таблицею. На підставі цього можна оцінити ймовірність появлення найчастіше вживаних літер або їхніх блоків.

Найпростіше аналізувати шифр зсуву. Припустимо, для прикладу, що хочемо розшифрувати текст пстбоїифкуєщпспофпвжлуб, отриманий за допомогою шифру зсу-ву. Підраховуємо частоти появи літер. Найчастіше вживаною є літера п - її частота дорівнює 4/24. В українській мові найчастіше трапляється літера о. Тому припускаємо, що зсув дорівнює одиниці й отримуємо змістовний текст Організуйте охорону об'єкта.

S-блоки.

S-блоки (від англ. терміна substitution box - блок підстановки) є компонентами алгоритму DES (Data Encryption Standard - стандарт шифрування даних). Кожен S-блок означений матрицею розміру 4 х 16, рядки якої містять числа в межах від 0 до 15. На-приклад, S-блок з назвою S1 має вигляд, наведений у табл. 1.7.

S-блок визначає певну функцію. Аргументами цієї функції є шести бітові послі-довності. Значення функції для аргументу х отримують так: