ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.04.2024
Просмотров: 13
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
3. Виды шифров
В криптографии существует множество видов шифров.
Практически любой, даже самый сложный шифр представляет собой комбинацию простейших. Всего существует два вида простейших шифров, это:
шифры замены
шифр перестановки.
Шифр замены.
Такой шифр характеризуется тем, что отдельные части сообщения (буквы, слова, ...) заменяются на какие-либо другие буквы, числа, символы и т.д. При этом замена осуществляется так, чтобы потом, по шифрованному сообщению, можно было однозначно восстановить передаваемое сообщение.
В классической криптографии различают 4 разновидности шифров замены:
Простая замена, или одноалфавитный шифр. Каждая буква открытого текста заменяется на один и тот же символ шифртекста.
Омофонная замена. Аналогична простой замене с единственным отличием: каждой букве открытого текста ставятся в соответствие несколько символов шифртекста. Например, буква "А" заменяется на цифру 5, 13, 25 или 57,а буква "Б" — на 7, 19, 31 или 43 и так далее.
Блочная замена. Шифрование открытого текста производится блоками. Например, блоку "АБА" может соответствовать "РТК", а блоку "АББ" — "СЛЛ".
Многоалфавитная замена. Состоит из нескольких шифров простои замены. Например, могут использоваться пять шифров простой замены, а какой из них конкретно применяется для шифрования данной буквы открытого текста, — зависит от ее положения в тексте.
Шифр перестановки.
В шифре перестановки буквы открытого текста не замещаются на другие, а меняется сам порядок их следования, то есть символы сообщения переставляют по определенному алгоритму. Например, в шифре простой колонной перестановки исходный открытый текст записывается построчно (число букв в строке фиксировано), а шифртекст получается считыванием букв по колонкам. Расшифрование производится аналогично: шифртекст записывается поколонно, а открытый текст можно затем прочесть по горизонтали.
4. Шифры, криптограммы в литературных произведениях
В разных художественных произведениях герои, разгадав тайну зашифрованного текста, могут спасти человеческую жизнь, предупредить об опасности смогут отыскать клад. Шифрование текстов использовано в повести «Золотой Жук» Эдгара По, «Жангада» Жюль Верна, «Пляшущие человечки» Артура Конан Дойля. Таинственные документы, содержание которых выясняется лишь в конце произведения, - излюбленный прием и Жюля Верна. Достаточно вспомнить его романы «Дети капитана Гранта», «Путешествие к центру земли». Пожалуй, менее известен роман Жюля Верна «Жангада (Восемьсот лье по Амазонке)».
В современной литературе писатели стали чаще использовать различные шифры в своих произведениях. Самое известное произведение «Цифровая крепость» Дэна Брауна.
«Золотой Жук» Эдгара По.
Главные герои повести «Золотой Жук» Уильям Легран; слуга Юпитер. В повести пираты шифровали свои послания. Обратимся к тексту:
«Я снова стал нагревать пергамент, постепенно усиливая огонь, но это не дало мне ничего нового. Тогда я решил, что, быть может, мешает грязь, наросшая на пергамент. Я обмыл его теплой водой. Затем положил его на железную сковороду, повернул вниз той стороной, где был нарисован череп, и поставил сковороду на уголья. Через несколько минут, когда сковорода накалилась, а я вынул пергамент и с невыразимым восторгом увидел, что кое-где на нем появились знаки, напоминавшие цифры и расположенные в строку. Я снова положил пергамент на сковороду и подержал еще над огнем. Тут надпись выступила вся целиком. Легран разогрел пергамент и дал его мне. На пергаменте появились изображения черепа и козленка. Изображение козленка было на том месте, где обычно ставится подпись. Почему козленок? Потому козленок на английском языке kid, значит данный текст мог зашифровать пират по имени Kidd. Череп мог являться гербом. Между черепом и козленком, грубо начертанные чем-то красным, стояли такие знаки:
В английской письменной речи самая частая буква —е. Далее идут в нисходящем порядке
а, о, i, d, h, n, r, s, t, u, y, c, f, g, 1, m, w, b, k, p, q, x, z.
Буква е, однако, настолько часто встречается, что трудно построить фразу, в которой она не занимала бы господствующего положения.
Итак, у нас в руках уже сразу путеводная нить. Составленная таблица, вообще говоря, может быть очень полезна, но в данном случае она нам понадобится лишь в начале работы. Поскольку знак 8 встречается в криптограмме чаще других, мы примем его за букву е английского алфавита. Для проверки нашей гипотезы посмотрим, встречается ли этот знак дважды подряд, потому что в английском, как вам известно, буква е очень часто удваивается, например, в словах meet или fleet, speed или seed, seen, been, agree и так далее. Хотя криптограмма невелика, знак 8 стоит в нем дважды подряд не менее пяти раз...»
В своей повести Эдгар По блестяще описал метод основанный на сопоставлении частоты использования различных знаков шифра и букв в обычном тексте. В этой повести зашифрованные буквы английского алфавита.
Зашифрованный текст:
«Хорошее стекло в трактире епископа на чертовом стуле - 21°13' северо-северо-восток - главный сук седьмая ветвь восточная сторона - стреляли из левого глаза мертвой головы - прямая от дерева через выстрел на 50 футов»
Расшифровка:
Трактир епископа - высокий скалистый утес;
в скале ниша в виде кресла - чертов стул;
хорошее стекло - подзорная труба;
21°15' северо-северо-восток - указывает на направление подзорной трубы;
она показывает на дерево, где череп;
пустить пулю в левую глазницу;
через выстрел прямо от ствола на 50 футов вперед - там клад.
«Жангада» Жюль Верна
Жюль Верн в своих романах использует прием таинственной зашифровки документов. В романе «Жангада» множество географических, исторических и этнографических фактов, прекрасны описания животного и растительного мира Амазонки. Однако наиболее увлекательны те главы, которые посвящены расшифровке документа, содержащего исповедь одного из участников преступления, совершенного на алмазных рудниках за двадцать три года до описываемых в романе событий.
Роковое стечение обстоятельств приводит на скамью подсудимых Жоама Дакосту. Большой срок прошел с момента совершения преступления, и Жаом не в силах отвести выдвинутое против него обвинение. Только расшифровка документа может спасти ему жизнь.
А вот текст, который должен быть расшифрован:
СГУЧПВЭАЛЗЙРТЕПН
ЛНФГИНБОРГЙУГЛЧАК
ОТХЖГУУМЗДХРЪСТСЮ
ДТПЪАРВ ЙГГИЩВ ЧЭЕЦ
СТУЖВСЕВХАХЯФБЬБЕ
ТФЗСЭФТХЖЗБЗЪГФБЩ
ЙХХРИПЖТЗВТЖЙТГО
ЙБНТФФЕОИХТТЕГИИО
КЗПТФЛЕУГСФИПТЬМ
ОФОКСХМГБТЖФЫГУ
ОЮНФНШЗГЭЛАШРУА
ЕНКОАГГНСБКС-СБУПБ
ФЦЕЕЕГГСЖНОЕЫИОН
РСЙТКЦЬЕАБУБТЕТАО
ТБФЦСБЮЙПМПЗТЖПТ
УФКАГ.
За разгадку рьяно берется судья Жаррикес. «Будем действовать по системе, - объявил он, - без системы нет логики, а без логики нет успеха». А в успехе судья не сомневался. Он решил воспользоваться методом, блестяще описанным Эдгаром По и основанном на сопоставлении частоты использования различных знаков шифра и букв в обычном тексте:
«…расставив по порядку буквы нашего языка от наиболее к наименее употребительным, я составил азбуку и поставил новые буквы в документы, по принципу нашего бессмертного аналитика Эдгара По, а затем попробовал его прочесть… И представьте, у меня ничего не вышло».
Анализ текста приводит судью к уверенности, что ключом к шифру является число. Он подробно объясняет сыну обвиняемого Маноэлю, как был зашифрован документ:
«Давайте возьмем фразу, все равно какую, ну хотя бы вот эту: «У судьи Жаррикеса проницательный ум». А теперь я возьму наудачу какое-нибудь число, чтобы сделать из этой фразы криптограмму. Предположим, что число состоит из трех цифр, например 4, 2 и 3. Я подписываю число 423 под строчкой так, чтобы под каждой буквой стояла цифра, и повторяю число, пока не дойду до конца фразы. Вот что получится:
У судьи Жаррикеса проницательный ум
4 23423 423423423 42342342342342 34
Будем заменять каждую букву нашей фразы той буквой, которая стоит после нее в алфавитном порядке на месте, указанном цифрой. Например, если под буквой А стоит цифра 3, вы отсчитываете три буквы и заменяете ее буквой Г.
Если буква находится в конце алфавита и к ней нельзя прибавить нужного числа букв, тогда отсчитывают недостающие буквы с начала азбуки.
Доведем до конца начатую криптограмму, построенную на числе 423 – взятом произвольно, не забудьте! – и фраза которую вы знаете, замениться следующей:
ЧУЦИЮЛКВУФКНЙУЧУТСЕК ЩЦФИПЮРЯЛЦР».
После того как судья приходит к выводу, что криптограмма основана на числе, его уверенность в возможности расшифровки документа сменяется полным пессимизмом. Подсчет, проведенный Жаррикесом, показывает, что поиск ключа перебором всевозможных комбинаций, состоящих не более чем из 10 цифр, потребует более трех веков! Одна попытка сменяется другой, и, наконец, судья из аналитика превращается в игрока, пытающегося наудачу отгадать заветное число.
Наступает день казни. Жоама Дакосту ведут на виселицу …
Все оканчивается благополучно. Выручает счастливый случай. Другу Жоама удается узнать, что автора криптограммы звали Ортега. Поставив буквы О, Р, Т, Е, Г, А под последними шестью буквами документа и подсчитав, на сколько эти буквы по алфавиту сдвинуты относительно букв криптограммы, судья, наконец, находит ключ к документу:
О Р Т Е Г А
4 3 2 5 1 3
Т У Ф К Д Т
Но Жаррикес мог расшифровать криптограмму и не дожидаясь счастливой случайности. Самое удивительное то, что судья прошел практически весь путь до отгадки. Как говориться, ключ лежал у него в кармане.
Вернемся к тексту романа. Вот рассуждения Жоррикеса, ведущие к решению задачи: «Я уверен, что в документе упоминается Жоан Дакоста. Если бы строчки были разделены на слова, то мы могли выделить слова, состоящие из семи букв, как и фамилия Дакоста, и, пробуя их одно за другим, может быть и отыскали бы число, являющееся ключом криптограммы».
Маноэль возражает судье: «Ну, что ж! Если имя Дакосты упоминается, тогда, принимая одну за другой каждую букву этих строк за первую из тех семи, что составляют его имя, мы в конце концов найдем его».
Это один из путей к решению задачи! Перебор не так уж велик. Текст состоит из 252 вариантов. В один прекрасный момент, записав над фрагментом ЙБНТФФЕ слово ДАКОСТА, мы определили бы последовательность цифр 5134325. Естественно предположить, что последняя цифра 5 – начало следующего периода:
ДАКОСТА
5134325134325134…
ТГОЙБНТФФЕОИХ…
В место ключа 432513 мы нашли его циклическую перестановку 513432, что ни в коей мере не мешает расшифровке текста. Ключ шифра – шестизначное число. Весть текст криптограммы разбиваем на шесть наборов букв. В первый набор входят: 1-я, 7-я, 13-я, … 6k +1, и т.д. буква. Во второй набор входят 2-я, 8-я, 14-я, … 6k +2, и т.д. буква. … В шестой набор входит 6-я, 12-я, 18-я, … 6k +6, и т.д. буква, k = 0, 1, 2, … 41. В каждом наборе по 42 буквы, подсчитываем сколько раз буквы алфавита входят в каждый из наборов. Наиболее часто употребляемые буквы А, Е, И, О можно посчитать общее число их вхождений в первоначальный текст при различны величинах сдвигах от 0 до 9.
Расшифровка:
«Настоящий виновник кражи алмазов и убийства солдат охраны в ночь на двадцать второе января тысяча восемьсот двадцать шестого года не Жоам Дакоста несправедливо приговоренный к смерти, а я несчастный служащий управления алмазного округа. Да я один, в чем подписываюсь своим настоящим именем. Ортега»
«Пляшущие человечки» Конан Дойля
«Пляшущие человечки» - детективный рассказ Артура Конан Дойля, написанный в 1903 году, об очередном расследовании Шерлока Холмса и доктора Ватсона.
Конан Дойл применил шифр, в котором каждая буква заменяется определенным знаком – изображением человечка.
Примеры шифровок:
1. 
2.3.
«Флажки» у человечков означали границы слов.
«Ключ» к разгадке шифра - в законах языка:
-
повторяемость гласных чаще чем согласных букв; -
чаще повторяются О, А, Е (в русском языке); -
логическая связь слов.
Криптографические преобразования А.С. Пушкина и А.С. Грибоедова.
