Permutaatiosalaus

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 28. kesäkuuta 2018 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 8 muokkausta .

Swap-salaus on symmetrinen salausmenetelmä , jossa alkuperäisen selkeän tekstin elementit vaihdetaan. Tekstielementit voivat olla yksittäisiä merkkejä (yleisin kirjainkoko), kirjainpareja, kolmoiskirjaimia, näiden kirjainten yhdistelmää ja niin edelleen. Yleisiä esimerkkejä permutaatiosta ovat anagrammit . Klassisessa kryptografiassa permutaatiosalaukset voidaan jakaa kahteen luokkaan:

Yksinkertaiset (yksinkertaiset) permutaatiosalaukset - salauksen aikana selkeiden tekstien merkit siirretään alkuperäisistä paikoistaan uusiin kerran.
Useita (monimutkaisia) permutaatiosalauksia - salauksen aikana selkeiden tekstien merkit siirretään alkuperäisistä paikoistaan uusiin useita kertoja.

Vaihtoehtona permutaatiosalauksille voidaan harkita korvaussalauksia . Niissä tekstin elementit eivät muuta järjestystään, vaan itseään.

Historia

Permutaatiosalauksen tarkkaa ilmestymisaikaa ei tunneta. On täysin mahdollista, että muinaisina aikoina kirjurit järjestivät kirjaimet uudelleen kuninkaansa nimeen piilottaakseen hänen oikean nimensä tai rituaalitarkoituksiin [1] .

Yksi vanhimmista tunnetuista salauslaitteista on Skital . On kiistatta tiedossa, että vaeltajaa käytettiin Spartan sodassa Ateenaa vastaan 5. vuosisadan lopussa eKr. e. [2] [3]

Anagrammin esi-isänä pidetään runoilijaa ja kielioppia Lycophronia , joka asui muinaisessa Kreikassa 3. vuosisadalla eKr. e. Kuten bysanttilainen kirjailija John Tsets raportoi , hän kokosi kuningas Ptolemaioksen nimestä ensimmäisen meille tunteman anagrammin: Ptolemaios - Aro Melitos, joka tarkoittaa "hunajasta", ja kuningatar Arsinoen nimestä - " Ion Eras " ( Heran violetti) [4] .

Yksinkertaiset permutaatiosalaukset

Yleensä kun salataan ja puretaan yksinkertaista permutaatiosalausta, käytetään permutaatiotaulukkoa:

$yksi$	$2$	$3$	...	$n$
$I_1$	$minä_{2}$	$I_3$	...	$Sisään}$

Ensimmäinen rivi on merkin paikka selkeässä tekstissä, toinen rivi on paikka salatekstissä. Näin ollen viestissä on merkkien pituisia näppäimiä . $n$ $n!\$

Reitityspermutaatiosalaukset

Niin sanotut reittipermutaatiot, joissa käytetään jotakin geometristä kuviota (tasainen tai kolmiulotteinen), ovat yleistyneet. Muunnokset koostuvat siitä, että pelkkä teksti kirjoitetaan tällaiseen kuvioon tiettyä liikerataa pitkin ja kirjoitetaan ulos eri liikeradalla. Esimerkki tästä salauksesta on Scitals-salaus .

Taulukon reitin permutaatiosalaus

Yleisimmät ovat suorakulmioihin (taulukoihin) perustuvat permutaatioreitityssalaukset. Voit esimerkiksi kirjoittaa viestin suorakaiteen muotoiseen taulukkoon reitin varrella: vaakasuunnassa, alkaen vasemmasta yläkulmasta, vuorotellen vasemmalta oikealle. Kirjoitamme viestin pois reitin varrella: pystysuoraa pitkin, alkaen oikeasta yläkulmasta, vuorotellen ylhäältä alas.

PLAIN TEKSTI: Esimerkki reitin permutaatiosta

P	R	ja	m	e
R	m	a	R	sh
R	klo	t	n	noin
th	P	e	R	e
Kanssa	t	a	n	noin
sisään	to	ja

CRYPTOGRAMI: eshoeomrniateairmuptcprrysv

Kuvattujen vaiheiden kääntäminen ei ole vaikeaa salauksen purkamisen yhteydessä [5] .

Pystysuuntainen permutaatiosalaus

Erilaiset reittipermutaatiot - pystysuuntaiset permutaatiot - ovat yleistyneet. Tämä salaus käyttää myös suorakaiteen muotoista taulukkoa, jossa viesti kirjoitetaan rivi riviltä vasemmalta oikealle. Salauskirjoitus kirjoitetaan pystysuunnassa ja sarakkeet valitaan avaimen määräämässä järjestyksessä.

PLAIN TEKSTI: Esimerkki reitin permutaatiosta AVAIN: (3, 1, 4, 2, 5)

3	yksi	neljä	2	5
P	R	ja	m	e
R	m	a	R	sh
R	klo	t	n	noin
th	P	e	R	e
Kanssa	t	a	n	noin
sisään	to	ja

CRYPTOGRAMI: rmuptcmrnrrnprrswiateaieshooo

Taulukon viimeisen rivin täyttäminen "ei-toimivilla" kirjaimilla ei ole suositeltavaa, koska tämän kryptogrammin vastaanottanut kryptanalyytikko saa tiedon numeroavaimen pituudesta [6] .

Salaus "pyörivä säleikkö"

Vuonna 1550 italialainen matemaatikko Gerolamo Cardano (1501-1576) ehdotti uutta tekniikkaa viestien salaamiseen - hilaa kirjassaan On Subtleties .

Alun perin Cardano-säleikkö oli stensiili, jossa oli reikiä, joihin kirjoitettiin viestin kirjaimet, tavut tai sanat. Sitten stensiili poistettiin ja vapaa tila täytettiin enemmän tai vähemmän merkityksellisellä tekstillä. Tätä tiedon piilotusmenetelmää kutsutaan steganografiaksi .

Myöhemmin ehdotettiin salausta "pyörivä hila" - ensimmäinen transpositiivinen (geometrinen) salaus. Vaikka Cardanon alkuperäisen ehdotuksen ja "pyörivän säleikön" salauksen välillä on suuri ero, stensiilipohjaisia salausmenetelmiä kutsutaan yleisesti "Cardano-ritileiksi".

Salausta ja salauksen purkamista varten tällä salauksella tehdään stensiili, jossa on leikatut solut. Levitettäessä stensiiliä samankokoiseen taulukkoon neljällä mahdollisella tavalla, sen leikkausten on peitettävä taulukon kaikki solut kokonaan tasan kerran.

Kun salataan, taulukkoon käytetään stensiiliä. Selkotekstikirjaimet syötetään näkyviin soluihin tiettyä reittiä pitkin. Seuraavaksi stensiili käännetään kolme kertaa, joka kerta suorittamalla täyttö.

Salauskirjoitus kirjoitetaan tuloksena olevasta taulukosta tiettyä reittiä pitkin. Avain on stensiili, sovitusreitti ja käännösjärjestys.

Alankomaiden hallitsijat käyttivät tätä salausmenetelmää salaisen tiedon välittämiseen 1740-luvulla. Ensimmäisen maailmansodan aikana keisari Wilhelmin armeija käytti salausta "käännösgrilli". Saksalaiset käyttivät erikokoisia tankoja, mutta hyvin lyhyen aikaa (neljä kuukautta), suureksi pettymykseksi ranskalaisille kryptanalyytikoille, jotka olivat juuri alkaneet poimia niille avaimia. Erikokoisille ristikoille ranskalaiset keksivät omat koodinimensä: Anna (25 kirjainta), Berta (36 kirjainta), Dora (64 kirjainta) ja Emile (81 kirjainta) [1] [7] .

Monimutkaiset permutaatiosalaukset

Tämä permutaatiosalausten luokka käyttää ideaa toistuvasti permutoida merkkejä tai salata jo salattu viesti uudelleen.

Kaksoispermutaatiosalaus

Kun salataan kaksoispermutaatiosalauksella, tekstiä kirjoitetaan taulukkoon tiettyä reittiä pitkin, minkä jälkeen sarakkeet ja rivit järjestetään uudelleen. Lisäksi tietyn reitin varrella annetaan salakirjoitus.

Salauksen avain on taulukon koko, lisäys- ja poissulkemisreitit sekä sarakkeiden ja rivien permutaatiojärjestys. Jos reitit ovat kiinteitä arvoja, niin avainten määrä on , missä ja ovat rivien ja sarakkeiden lukumäärä taulukossa [8] . $n!m!$ $n$ $m$

PLAIN TEKSTI: kaksoispermutaatio SISÄÄNTÖREITTI: vasen - oikea KUVAUSREITTI: ylhäältä - alas SARAKE: ( 3, 1, 4, 2) RIVIT: ( 3, 2, 4, 1, 5)

	3	yksi	neljä	2
3	d	sisään	noin	th
2	n	a	minä	P
neljä	e	R	e	Kanssa
yksi	t	a	n	noin
5	sisään	to	a

	yksi	2	3	neljä
3	sisään	th	d	noin
2	a	P	n	minä
neljä	R	Kanssa	e	e
yksi	a	noin	t	n
5	to		sisään	a

	yksi	2	3	neljä
yksi	a	noin	t	n
2	a	P	n	minä
3	sisään	th	d	noin
neljä	R	Kanssa	e	e
5	to		sisään	a

Kryptogrammi: aavrkopystndevnyaoea

Cryptanalysis

Tekstiä purettaessa käytetään selkeän tekstin taajuusominaisuuksia . Vakaan kuvan saamiseksi viestin pituuden on kuitenkin oltava huomattavasti avainta suurempi. Yksi merkityksellisen tekstin vakaimmista ominaisuuksista on kiellettyjen bigrammien (vierekkäisten kirjainten pari) puuttuminen. Esimerkiksi digrammit "b + b", "vokaali + b", "välilyönti + b". Selkeän tekstin taajuuskaavion tunteminen ja käyttäminen yksinkertaistaa huomattavasti permutaatiosalauksen salauksen purkamista [9] .

Muistiinpanot

↑ 1 2 Fred B. Rickson, 2011 .
↑ Thukydides . Historia I 131, 1.
↑ Dorichenko, 1994 , s. 16-17.
↑ Hellenististen runoilijoiden elämää arkistoitu 20. tammikuuta 2008 Wayback Machinessa // Attalus: Kreikan ja Rooman historian lähteet. (Englanti)
↑ Alferov, 2002 , s. 96.
↑ Alferov, 2002 , s. 97.
↑ Babash, 2007 .
↑ Alferov, 2002 .
↑ Babash, 2007 , s. 136.

Kirjallisuus

A. P. Alferov, A. Yu. Zubov, A. S. Kuzmin, A. V. Cheryomushkin. Salauksen perusteet. - Helios ARV, 2002. - ISBN 5-85438-137-0 .
A. V. Babash, G. P. Shankin. Kryptografia. - M. SOLON-PRESS, 2007. - ISBN 5-93455-135-3 .
Fred B. Rickson. Koodit, salaukset, signaalit ja salainen tiedonsiirto. - Astrel, 2011. - ISBN 978-5-17-074391-9 .
Dorichenko S. A., Yashchenko V. V. 25 etüüdiä salakirjoista: Suosittu nykyaikaisesta salakirjoituksesta. - Teis, 1994. - ISBN 5-7218-0014-3 .