Aatbash, Skytalská šifra, Cardanoova mřížka – dobře známé způsoby, jak skrýt informace před zvědavýma očima. V klasickém smyslu je permutační šifra anagram. Jeho podstata spočívá v tom, že písmena prostého textu mění polohy podle určitého pravidla. Jinými slovy, klíčem k šifře je změna pořadí znaků v otevřené zprávě. Závislost klíče na délce zašifrovaného textu však způsobila mnoho nepříjemností pro použití tohoto typu šifry. Chytré hlavy ale našly zajímavá záludná řešení, která jsou popsána v článku.
Obrácené skupiny
Abyste se seznámili se šifrováním permutační metodou, uveďme jeden z nejjednodušších příkladů. Jeho algoritmus spočívá v rozdělení zprávy do n bloků, které jsou následně převráceny zpět dopředu a zaměněny. Zvažte příklad.
Den byl pryč a obloha je temný vzduch
Rozdělme tuto zprávu do skupin. V tomto případě n=6.
"Denuh odily nebav cool cool"
Nyní rozb alte skupiny a každou pište od konce.
"hunned waben dzo methu yin"
Vyměňme si místa určitým způsobem.
"ilido methu yin hunned waben dzo"
Pro neznalého člověka v této podobě není zpráva nic víc než odpad. Ale za dešifrovací algoritmus je samozřejmě odpovědná osoba, které je zpráva určena.
Střední vložka
Algoritmus tohoto šifrování je o něco složitější než šifrovací metoda permutace:
- Rozdělte zprávu do skupin se sudým počtem znaků.
- Vložte další písmena doprostřed každé skupiny.
Podívejme se na příklad.
- "Vzal stvoření spát."
- "Earth yetv ariu drive lkosnu".
- "Zeamn yabtv arayu voabdi lkoasnu".
V tomto případě byla uprostřed skupin vložena střídající se písmena „a“a „ab“. Vložky mohou být různé, v různém počtu a neopakují se. Kromě toho můžete každou skupinu rozšířit, zamíchat atd.
Šifrovací gram "Sandwich"
Další zajímavý a jednoduchý příklad permutačního šifrování. Chcete-li jej použít, musíte rozdělit prostý text na 2 poloviny a jednu z nich zadat znak po znaku mezi písmena druhé. Použijme příklad.
Od nichdíla; Jsem jediný, bezdomovec
Rozděleno na poloviny se stejným počtem písmen.
Z jejich práce jsem bezdomovec jen já
Nyní napište první polovinu zprávy s většími mezerami mezi písmeny.
"O T a X T R U D DOL a Sh"
A do těchto mezer umístíme písmena druhé poloviny.
"Oyatoidhitnrbuedzodvolminshiy"
Nakonec seskupte písmena do slov (volitelná operace).
"Oyatoi dhi tnrbue dzodvol minshhy"
Touto metodou je velmi snadné šifrovat text. Nezasvěcení budou muset nějakou dobu přijít na to, jaký výsledný řetězec-odpadky.
Permutace podél „trasy“
Toto je název pro šifry široce používané ve starověku. Trasa v jejich konstrukci byla jakákoli geometrická postava. Otevřený text byl zapsán do takového obrazce podle určitého schématu a extrahován podle jeho rubu. Jednou z možností může být například zápis do tabulky s prostým textem podle schématu: had se plazí v buňkách po směru hodinových ručiček a šifrovaná zpráva se skládá tak, že se sloupce odepisují na jeden řádek, od prvního do posledního. Toto je také permutační šifrování.
Ukažme si na příkladu, jak šifrovat text. Pokuste se sami určit cestu záznamu a cestu kompilace šifry.
"Připravte se vydržet válku".
Zprávu zapíšeme do tabulky 3x9 buněk. Rozměr stolulze určit na základě délky zprávy nebo lze použít nějakou pevnou tabulku vícekrát.
| p | r | a | r | o | t | o | do | l |
| r | e | d | s | do | me | c | l | me |
| f | a | t | b | do | o | th | n | y |
Šifru vytvoříme od pravého horního rohu tabulky.
"Launlvosoyatovvygidtaerprj"
Vrácení popsaných kroků není obtížné. Je dost snadné udělat opak. Tato metoda je mimořádně pohodlná, protože usnadňuje zapamatování postupu šifrování a dešifrování. A je to také zajímavé, protože na šifru můžete použít jakoukoli figurku. Například spirála.
Vertikální permutace
Tento typ šifry je také variantou permutace cesty. Zajímavý je především přítomností klíče. Tato metoda byla v minulosti hojně využívána a používala i tabulky pro šifrování. Zpráva se zaznamená do tabulky obvyklým způsobem - shora dolů a šifra se vypíše svisle, při dodržení pořadí označeného klíčem nebo heslem. Podívejme se na příklad takového šifrování.
"Jak s bolestivou cestou, tak se soucitem"
Použijme tabulku 4x8 buněk a napište do ní naši zprávu obvyklým způsobem. A pro šifrovánípoužijte klíč 85241673.
| a | c | t | me | r | o | c | t |
| n | s | m | p | y | t | e | m |
| a | c | c | o | c | t | r | a |
| d | a | n | b | e | m |
Klíč je zobrazen níže.
| 8 | 5 | 2 | 4 | 1 | 6 | 7 | 3 |
Nyní pomocí klíče jako označení objednávky zapište sloupce do řádku.
"Gusetmsntmayposysaottmserinid"
Je důležité poznamenat, že při této metodě šifrování by prázdné buňky v tabulce neměly být vyplněny náhodnými písmeny nebo symboly, doufat, že to zkomplikuje šifrovaný text. Ve skutečnosti naopak taková akce nepřátelům napoví. Protože délka klíče bude rovna jednomu z dělitelů délky zprávy.
Vertikální permutace obrácená
Vertikální permutace je zajímavá, protože dešifrování zprávy není jednoduchým obrácením algoritmu. Kdo zná klíč, ví, kolik má tabulka sloupců. Chcete-li dešifrovat zprávu, musíte určit počet dlouhých a krátkých řádků v tabulce. To určí začátek, odkud začít psát šifrovaný text do tabulky, aby bylo možné číst otevřený text. K tomu rozdělíme délkuzprávy podle délky klíče a dostaneme 30/8=3 a 6 ve zbytku.
Zjistili jsme tedy, že tabulka má 6 dlouhých sloupců a 2 krátké sloupce, které nejsou zcela vyplněny písmeny. Při pohledu na klíč vidíme, že šifrování začalo od 5. sloupce a mělo by být dlouhé. Zjistíme tedy, že první 4 písmena šifrového textu odpovídají pátému sloupci tabulky. Nyní si můžete zapsat všechna písmena na místa a přečíst si tajnou zprávu.
Cardano mřížka
Tento typ odkazuje na tzv. šablonové šifry, ale v podstatě se jedná o šifrování metodou permutace znaků. Klíčem je šablona ve formě tabulky s vyřezanými otvory. Šablona může být ve skutečnosti jakýkoli tvar, ale nejčastěji se používá čtverec nebo tabulka.
Šablona Cardano je vyrobena podle následujícího principu: vyříznuté buňky by se při otočení o 90° neměly vzájemně překrývat. To znamená, že po 4 otočeních šablony kolem její osy by se drážky v ní nikdy neměly shodovat.
Použití jednoduché Cardano mřížky jako příklad (zobrazeno níže).
Pomocí této šablony zašifrujte frázi „Ó múzy, oslovím vás.“
| - | O | - | M | - | - |
| U | |||||
| З | S | ||||
| K | |||||
| B | A | ||||
| M |
Vyplňte buňky vzorníku písmeny podle pravidla: nejprve zprava doleva a poté shora dolů. Když buňky dojdou, otočte šablonu o 90° ve směru hodinových ručiček. Tímto způsobem dostaneme následující tabulku.
| I | - | - | - | - | - |
| O | B | R | |||
| A | Sch | ||||
| y | |||||
| С | b |
A znovu jej otočte o 90°.
| - | - | - | - | - | С |
| B | O | ||||
| З | |||||
| B | A | ||||
| N | |||||
| b | E |
A poslední odbočka.
| - | - | M | - | - | - |
Po spojení 4 tabulek do jedné dostaneme konečnou zašifrovanou zprávu.
| I | O | M | M | G | С |
| B | O | U | B | O | R |
| G | З | A | З | Sch | S |
| B | G | K | G | A | U |
| G | B | G | N | G | A |
| M | С | b | b | E | G |
Zpráva sice může zůstat stejná, ale pro přenos bude pohodlnější přijmout známý šifrovaný text. Za tímto účelem mohou být prázdné buňky vyplněny náhodnými písmeny a sloupce mohou být zapsány na jeden řádek:
YAVGVGM OOZGVS MUAKGY MBZGN GOSCHAGE SRYUAG
Aby mohl příjemce tuto zprávu dešifrovat, musí mít přesnou kopii vzorníku, který byl použit k zašifrování. Tato šifra byla dlouho považována za poměrně stabilní. Má také mnoho variací. Například použití 4 mřížek Cardano najednou, z nichž každý se otáčísvým vlastním způsobem.
Analýza permutačních šifer
Všechny permutační šifry jsou citlivé na frekvenční analýzu. Zejména v případech, kdy je délka zprávy srovnatelná s délkou klíče. A tuto skutečnost nelze změnit opakovaným aplikováním permutací, jakkoli jsou složité. Proto mohou být v kryptografii stabilní pouze ty šifry, které kromě permutace využívají několik mechanismů najednou.
