stringtranslate.com

шифр Альберти

Диск с шифром Альберти.

Шифр Альберти , созданный в 1467 году итальянским архитектором Леоном Баттистой Альберти , был одним из первых полиалфавитных шифров . [1] На первых страницах своего трактата De componendis cifris  [it] он объяснил, как его разговор с папским секретарем Леонардо Дати о недавно разработанной печатной машине с подвижным шрифтом привел к разработке его шифровального колеса. [2]

Шифрованный диск

Шифрованный диск Альберти воплощает первый пример полиалфавитной замены со смешанными алфавитами и переменными периодами. Это устройство, получившее название « Формула» , состояло из двух концентрических дисков, соединенных общим штифтом, который мог вращаться один относительно другого. [3] Больший из них называется Stabilis [стационарный или фиксированный], а меньший — Mobilis [подвижный]. Окружность каждого диска разделена на 24 равные ячейки. Внешнее кольцо содержит один алфавит верхнего регистра для открытого текста , а внутреннее кольцо содержит смешанный алфавит нижнего регистра для зашифрованного текста . Внешнее кольцо также включает цифры от 1 до 4 для супершифрования кодовой книги, содержащей 336 фраз с присвоенными числовыми значениями.

Это очень эффективный метод сокрытия кодовых номеров, поскольку их эквиваленты невозможно отличить от других искаженных букв. Скольжение алфавита контролируется ключевыми буквами, включенными в тело криптограммы.

Для однозначного изучения этого шифра на английском языке воспроизводятся две главы «De Cifris» .

Глава XIV. Сначала я опишу подвижный указатель. Предположим, мы договорились использовать букву k в качестве индексной буквы на подвижном диске. На момент написания я расположим два диска формулы по своему усмотрению, например, сопоставив индексную букву с заглавной B, а все остальные строчные буквы будут соответствовать заглавным буквам над ними. Написав вам, я сначала буду писать заглавную букву Б, соответствующую индексу к в формуле. Это означает, что если вы хотите прочитать мое сообщение, вы должны использовать ту же самую формулу, которая у вас есть, поворачивая подвижный диск до тех пор, пока буква Б не будет соответствовать индексу к. Таким образом, все маленькие буквы в зашифрованном тексте получат значение и звучание букв, стоящих над ними на неподвижном диске. Когда я напишу три-четыре слова, я изменю положение индекса в нашей формуле, поворачивая диск до тех пор, пока, скажем, индекс k не окажется под заглавной буквой R. Тогда я буду писать в своем сообщении заглавную букву R, начиная с этого момента. маленькая k больше не будет означать B, а R, а буквы, следующие в тексте, получат новые значения от заглавных букв над ними на неподвижном диске. Когда вы прочитаете полученное сообщение, вы увидите заглавную букву, которая, как вы знаете, используется только как сигнал, что с этого момента положение подвижного диска и индекса были изменены. Следовательно, вы также поместите указатель под этой заглавной буквой, и таким образом вы сможете очень легко читать и понимать текст. Четыре буквы на подвижном диске, обращенные к четырем пронумерованным ячейкам внешнего кольца, сами по себе, так сказать, не будут иметь никакого значения и могут быть вставлены в текст как нули. Однако, как я объясню позже, если их использовать в группах или повторять, они принесут большое преимущество.
Глава XV. Мы также можем выбрать среди заглавных букв индексную букву и договориться между собой, какая из них будет индексной. Предположим, мы выбрали букву Б в качестве индекса. Первая буква, которая появится в сообщении, по желанию может быть маленькой, скажем q. Следовательно, поворачивая подвижный диск в формуле, вы поместите эту букву под заглавную Б, которая служит индексом. Отсюда следует, что q примет звук и значение B. Остальные буквы продолжим писать так, как описано ранее для подвижного индекса. Когда необходимо изменить настройку дисков в формуле, то я вставлю в сообщение одну, и не более, цифровую букву, то есть одну из букв маленького диска, обращенную к цифрам, которые соответствует, скажем, 3 или 4 и т. д. Поворачивая подвижный диск, я буду сопоставлять эту букву с условленным индексом Б и последовательно, как того требует логика письма, продолжу присваивать значение заглавных букв небольшие буквы. Чтобы еще больше запутать проверяющих, вы можете также согласиться со своим корреспондентом, что заглавные буквы, вставленные в сообщение, имеют функцию нулей и их следует игнорировать, или вы можете прибегнуть к аналогичным соглашениям, о которых не стоит напоминать. Таким образом, изменяя положение указателя путем вращения подвижного диска, можно будет выразить фонетическое и смысловое значение каждой заглавной буквы с помощью двадцати четырех различных букв алфавита, при этом каждая строчная буква может соответствовать любой заглавной букве или любому из букв. четыре цифры в алфавите неподвижного диска. Теперь я перехожу к удобному использованию цифр, которое достойно восхищения.

Применение

Первый метод шифрования

В качестве индекса используется строчная буква на меньшем кольце.

В этом примере буква g во внутреннем кольце выбирается в качестве индекса и перемещается под прописную букву (в данном случае A ) стационарного кольца. Используемые алфавиты (см. рисунок):

ABCDEFGILMNOPQRSTVXZ1234 Стационарный диск
gklnprtuz&xysomqihfdbace Передвижной диск

Сообщение: «Война еще далека…»

_LAGVER2RA_ Открытый текст
Зашифрованный текст AzgthpmamgQ

Ключевые буквы A и Q включены в криптограмму. Маленькая буква а, возникающая в результате шифрования числа 2 , является нулевой и должна быть отброшена при расшифровке.

После шифрования нескольких букв в криптограмму вставляется другая заглавная буква ( Q ), и подвижный диск соответственно поворачивается, получая новую комбинацию:

QRSTVXZ1234ABCDEFGILMNOP Стационарный диск
gklnprtuz&xysomqihfdbace Передвижной диск

Шифрование возобновится следующим образом:

_SIFARÀ Открытый текст
Шифрованный текст Qlfiyky

Та же процедура будет продолжена с другими ключевыми буквами до конца сообщения.

Второй способ шифрования

В качестве индекса используется заглавная буква на неподвижном диске.

В этом примере буква A выбрана в качестве индекса, а маленькая буква m подвижного диска сопоставлена ​​с индексной буквой. Изменения в алфавите будут обозначаться путем шифрования одной из четырех цифр.

ABCDEFGILMNOPQRSTVXZ1234 Стационарный диск
mqihfdbacegklnprtuz&xyso Подвижный диск

Сообщение: «Война еще далека…»

_LAGVERA3 Открытый текст
mcmbufpms Зашифрованный текст

Одна из двух букв R опущена, чтобы не поддаваться криптоанализу . Наличие буквы s , зашифровывающей цифру 3 , указывает на необходимость поворота подвижного диска в новое положение. Затем буква s перемещается под букву A.

ABCDEFGILMNOPQRSTVXZ1234 Стационарный диск
somqihfdbacegklnprtuz&xy Подвижный диск

Шифрование возобновится следующим образом:

_SIFARÀ Открытый текст
зашифрованный текст sndhsls

Та же процедура будет продолжена до конца сообщения, используя четыре цифры для обозначения сдвига алфавита.

Шифрование диска Альберти не имеет ничего общего с аффинными сдвигами, сдвигами ключевых слов, сдвигом Цезаря или шифрами Виженера . Шифр Цезаря представляет собой простую замену, основанную на скольжении одного обычного алфавита с фиксированным ключом. Как только эквивалент буквы обнаружен, становятся известны все эквивалентные зашифрованные буквы. В шифре Альберти используются два смешанных алфавита, и ключ постоянно меняется во время шифрования, поэтому обнаружение одной буквы не допускает дальнейшего прогресса. Частотный анализ невозможен еще и потому, что одна и та же буква всегда шифруется по-разному. Шифр Виженера основан на одном обычном алфавите, подобном шифру Цезаря, и легко решается после обнаружения его фиксированного периода с помощью экзамена Касиски . С Альберти это невозможно.

Криптоанализ

Изобретение Леона Баттисты Альберти произвело революцию в шифровании. [4] По сравнению с предыдущими шифрами того времени, шифр Альберти было невозможно взломать без знания метода. Это произошло потому, что частотное распределение букв было замаскировано, и частотный анализ — единственный известный в то время метод взлома шифров — не помог. [3] Он также был более удобным, чем шифр Виженера . [5]

Рекомендации

  1. ↑ Сэндс, Кевин (10 сентября 2015 г.). «10 лучших кодов, ключей и шифров». Хранитель . Проверено 9 ноября 2018 г.
  2. ^ Дюпон, Куинн (2018). «Печать и криптография». В Эллисоне, Кэтрин; Ким, Сьюзен (ред.). Материальная история средневековых и ранних современных шифров: криптография и история грамотности (PDF) . Рутледж. п. 95. ИСБН 978-1-138-24464-1.
  3. ^ Аб Рокка младший, Чарльз Ф. (2016). «3.1 Великая идея Альберти». Криптология через историю и исследования. Государственный университет Западного Коннектикута .
  4. ↑ Гилдерсон, Келли (18 октября 2018 г.). «Полное руководство по шифрованию для начинающих с изображениями». Privacyaustralia.net . Проверено 10 ноября 2018 г.
  5. ^ "Шифровочный диск Альберти" . Альпен-Адрийский университет Клагенфурта . Проверено 10 ноября 2018 г.

Публикации