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 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 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» .
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.
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.
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]