Kurs ishi Mavzu bo'yicha taqdimot: Kriptografiya. Simmetrik kriptotizimlar Kirish

2. Playfair shifrlash


Playfair shifrini yaratish va qo'llash tarixi
Garchi shifr Charlz Uitstounning ixtirosi bo'lsa-da, u Playfair shifrlash nomi bilan mashhur bo'ldi. Playfair shifrining birinchi tavsifi 1854 yil 26 martda Wheatstone tomonidan imzolangan hujjatda qayd etilgan. Britaniya Tashqi ishlar vazirligi ushbu hujjatni qabul qilishning murakkabligi sababli rad etdi. Uitstoun yaqin atrofdagi maktabdagi to‘rt nafar o‘g‘ildan uchtasi bu shifrdan foydalanishni 15 daqiqada o‘rganishi mumkinligini ko‘rsatishni taklif qilganida, Tashqi ishlar kotibi o‘rinbosari: “Bu juda mumkin, lekin siz bu attasheni hech qachon o‘rgatmaysiz”, deb javob berdi.
Bu shifrdan Ikkinchi Bur urushi va Birinchi jahon urushida ingliz harbiylari, Ikkinchi jahon urushi paytida avstraliyaliklar va nemislar tomonidan taktik jihatdan foydalanilgan. Playfair shifridan foydalanishning sababi shundaki, uni ishlatish juda tez va hech qanday maxsus jihozlarni talab qilmaydi. Ushbu shifrlash tizimidan foydalanishning asosiy maqsadi jang paytida muhim, ammo sir bo'lmagan ma'lumotlarni himoya qilish edi. Dushman kriptoanalitiklari xabarni buzgan paytga kelib, ma'lumotlar ular uchun allaqachon foydasiz edi.
Playfair shifrlash juda kuchli, ammo zamonaviy kompyuter texnologiyalari bu shifrni 15 daqiqada buzadi, shuning uchun shifrlash amaliy emas.
Shifr tavsifi
Playfair shifrlash qo'lda simmetrik shifrlash usuli bo'lib, u bigram almashtirishni qo'llashda kashshof bo'lgan. 1854 yilda Charlz Wheatstone tomonidan ixtiro qilingan, ammo bu shifrni Britaniya davlat xizmatlariga kiritgan Lord Lyon Playfair nomi bilan atalgan. Shifr murakkabroq Vigenère shifrlash tizimlarida almashtirishda bo'lgani kabi, bitta belgilar o'rniga juft belgilar (bigramlar) shifrlanishini ta'minlaydi. Shunday qilib, Playfair shifrlash oddiy almashtirish shifriga qaraganda yorilishga chidamliroq, chunki chastotani tahlil qilish qiyinroq.
Rus alifbosi uchun Playfair shifrida kalitni (ba'zi iboralarni) o'z ichiga olgan 4 × 8 matritsa ishlatiladi. Matritsa yaratish va shifrdan foydalanish uchun kalit so'zni va to'rtta oddiy qoidani eslab qolish kifoya. Kalit matritsani tuzish uchun, birinchi navbatda, matritsaning bo'sh kataklarini kalit so'z harflari bilan to'ldirishingiz kerak (takroriy belgilarni yozmasdan), so'ngra matritsaning qolgan katakchalarini alifbo belgisi bo'lmagan belgilar bilan to'ldirishingiz kerak. kalit so‘zda, tartibda topiladi (ruscha matnlarda Yo harfi odatda qo‘yilmaydi). Matritsadagi kalit so'z chapdan o'ngga qatorga yoziladi. Alfavit bilan to'ldirilgan kalit so'z 4x8 matritsani tashkil qiladi va shifrlash kalitidir.
Ushbu to'rtburchakning burchaklarining bir-biriga nisbatan pozitsiyalarini aniqlang. Keyin, quyidagi 4 ta qoidaga amal qilgan holda, biz manba matndagi belgilar juftligini shifrlaymiz:
. Agar ikkita bigramma belgi mos kelsa (yoki bitta belgi qolsa), birinchi belgidan keyin "X" qo'shing, yangi belgilar juftligini shifrlang va davom eting.
. Agar dastlabki matnning bigramma belgilari bir qatorda bo'lsa, u holda bu belgilar mos keladigan belgilarning o'ng tomonidagi eng yaqin ustunlarda joylashgan belgilar bilan almashtiriladi. Agar belgi satrdagi oxirgi belgi bo'lsa, u xuddi shu qatorning birinchi belgisi bilan almashtiriladi.
. Agar dastlabki matnning diagramma belgilari bitta ustunda bo'lsa, ular to'g'ridan-to'g'ri ularning ostidagi bir xil ustun belgilariga aylantiriladi. Agar belgi ustunning pastki belgisi bo'lsa, u xuddi shu ustunning birinchi belgisi bilan almashtiriladi.
. Agar asl matnning bigramma belgilari turli ustunlar va turli qatorlarda bo'lsa, u holda ular bir xil qatorlarda joylashgan, lekin to'rtburchakning boshqa burchaklariga mos keladigan belgilar bilan almashtiriladi.
Shifrni hal qilish uchun ushbu to'rtta qoidaning inversiyasidan foydalanish kerak, agar ular asl xabarda ma'noga ega bo'lmasa, "X" belgilaridan voz kechish kerak.