Шифровальный диск Альберти воплощает первый пример полиалфавитной замены со смешанными алфавитами и переменными периодами. Это устройство, называемое Formula , 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 называется Mobilis [подвижный]. Окружность каждого диска разделена на 24 равные ячейки. Внешнее кольцо содержит один заглавный алфавит для открытого текста , а внутреннее кольцо имеет строчный смешанный алфавит для шифртекста . Внешнее кольцо также включает цифры от 1 до 4 для супершифрования кодовой книги, содержащей 336 фраз с назначенными числовыми значениями.
Это очень эффективный метод сокрытия кодовых чисел, поскольку их эквиваленты невозможно отличить от других искаженных букв. Скольжение алфавита контролируется ключевыми буквами, включенными в тело криптограммы.
Для более полного изучения этого шифра ниже приводятся две главы «De Cifris» на английском языке.
Глава XIV. Сначала я опишу подвижный индекс. Предположим, что мы договорились использовать букву k в качестве индексной буквы в подвижном диске. В момент написания я размещу два диска формулы так, как захочу, например, поместив индексную букву рядом с заглавной B, а все остальные строчные буквы будут соответствовать заглавным буквам над ними. Когда я буду писать вам, я сначала напишу заглавную B, которая соответствует индексу k в формуле. Это значит, что если вы хотите прочитать мое сообщение, вы должны использовать ту же формулу, которая у вас есть, поворачивая подвижный диск до тех пор, пока буква B не будет соответствовать индексу k. Таким образом, все строчные буквы в зашифрованном тексте получат значение и звучание тех, что находятся над ними в неподвижном диске. Когда я напишу три или четыре слова, я изменю положение индекса в нашей формуле, поворачивая диск, пока, скажем, индекс k не окажется под заглавной буквой R. Затем я напишу заглавную букву R в своем сообщении, с этого момента маленькая буква k больше не будет означать B, а R, а буквы, которые следуют в тексте, получат новые значения от заглавных букв над ними в неподвижном диске. Когда вы прочитаете полученное вами сообщение, заглавная буква, которая, как вы знаете, используется только как сигнал, сообщит вам, что с этого момента положение подвижного диска и индекса изменилось. Следовательно, вы также поместите индекс под этой заглавной буквой, и таким образом вы сможете очень легко прочитать и понять текст. Четыре буквы в подвижном диске, обращенные к четырем пронумерованным ячейкам внешнего кольца, не будут иметь, так сказать, никакого значения сами по себе и могут быть вставлены как нули в текст. Однако, если они используются группами или повторяются, они будут иметь большое преимущество, как я объясню позже.
Глава XV. Мы также можем выбрать индексную букву среди заглавных букв и договориться между собой, какая из них будет индексом. Предположим, мы выбрали букву B в качестве индекса. Первой буквой, которая появится в сообщении, будет маленькая буква по желанию, скажем q. Следовательно, поворачивая подвижный диск в формуле, вы поместите эту букву под заглавную B, которая служит индексом. Из этого следует, что q примет звучание и значение B. Для других букв мы продолжим писать способом, описанным ранее для подвижного индекса. Когда необходимо изменить установку дисков в формуле, то я вставлю в сообщение одну, и не более, из цифровых букв, то есть одну из букв малого диска, обращенных к числам, которые соответствуют, скажем, 3 или 4 и т. д. Поворачивая подвижный диск, я сопоставлю эту букву с согласованным индексом B и последовательно, как того требует логика письма, я продолжу давать значение заглавных буквам маленьким буквам. Чтобы еще больше запутать наблюдателей, вы также можете договориться с вашим корреспондентом, что заглавные буквы, перемешанные в сообщении, выполняют функцию нулей и должны игнорироваться, или вы можете прибегнуть к аналогичным соглашениям, которые не стоит вспоминать. Таким образом, изменяя положение индекса путем вращения подвижного диска, можно будет выразить фонетическое и семантическое значение каждой заглавной буквы, используя двадцать четыре различных алфавитных символа, тогда как каждая строчная буква может соответствовать любой заглавной букве или любой из четырех цифр в алфавите неподвижного диска. Теперь я перехожу к удобному использованию цифр, что достойно восхищения.
Использование
Первый метод шифрования
В качестве индекса используется строчная буква на меньшем кольце.
В этом примере буква g во внутреннем кольце выбрана в качестве индекса и перемещена под заглавную букву (в данном случае A ) неподвижного кольца. Используются следующие алфавиты (см. рисунок):
ABCDEFGILMNOPQRSTVXZ1234 Стационарный диск
gklnprtuz&xysomqihfdbace Подвижный диск
Сообщение: «Война еще далека…»
_LAGVER2RA_ Открытый текст
AzgthpmamgQ Шифротекст
В криптограмму включены ключевые буквы A и Q. Строчная буква a, полученная в результате шифрования числа 2, является нулем и должна быть отброшена при расшифровке.
После шифрования нескольких букв в криптограмму вставляется другая заглавная буква ( Q ), и подвижный диск соответствующим образом поворачивается, получая новую комбинацию:
QRSTVXZ1234ABCDEFGILMNOP Стационарный диск
gklnprtuz&xysomqihfdbace Подвижный диск
Шифрование возобновится следующим образом:
_SIFARÀ Открытый текст
Qlfiyky Шифротекст
Та же процедура будет продолжена с другими ключевыми буквами до конца сообщения.
Второй метод шифрования
В качестве индекса используется заглавная буква на неподвижном диске.
В этом примере буква A выбрана в качестве индекса, а маленькая m подвижного диска сопоставлена с индексной буквой. Изменения в алфавите будут обозначены путем зашифровывания одной из четырех цифр.
ABCDEFGILMNOPQRSTVXZ1234 Стационарный диск
mqihfdbacegklnprtuz&xyso Подвижный диск
Сообщение: «Война еще далека…»
_LAGVERA3 Открытый текст
mcmbufpms Шифротекст
Одна из двух букв R опущена, чтобы не поддаваться криптоанализу . Наличие буквы s, кодирующей число 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
sndhsls Шифротекст
Та же процедура будет продолжена до конца сообщения, с использованием четырех цифр для обозначения сдвигов алфавита.
Шифрование на диске Альберти не имеет ничего общего с аффинными сдвигами, сдвигами ключевых слов, сдвигом Цезаря или шифрами Виженера . Шифр Цезаря — это простая подстановка, основанная на скольжении одного обычного алфавита с фиксированным ключом. Как только эквивалент буквы обнаружен, все эквивалентные буквы шифра известны. В шифре Альберти есть два смешанных алфавита, и ключ постоянно меняется во время шифрования, поэтому обнаружение одной буквы не позволяет дальнейшего прогресса. Частотный анализ также невозможен, поскольку одна и та же буква всегда шифруется по-разному. Шифр Виженера основан на одном обычном алфавите, таком как у Цезаря, и легко решается после обнаружения его фиксированного периода с помощью экзамена Касиски . Это невозможно в случае с Альберти.
↑ Сэндс, Кевин (10 сентября 2015 г.). «10 лучших кодов, ключей и шифров». The Guardian . Получено 9 ноября 2018 г.
^ DuPont, Quinn (2018). «Печатный пресс и криптография». В Ellison, Katherine; Kim, Susan (ред.). Материальная история средневековых и ранних современных шифров: криптография и история грамотности (PDF) . Routledge. стр. 95. ISBN978-1-138-24464-1.
^ Гилдерсон, Келли (18 октября 2018 г.). «Полное руководство по шифрованию для начинающих с картинками». privacyaustralia.net . Получено 10 ноября 2018 г. .
