Несмотря на то что шифр многократно перерабатывался, впервые его описал Джован Баттиста Беллазо в 1553 году. Впоследствии он получил имя французского дипломата Блеза Виженера. Данный вариант достаточно прост для реализации и понимания, поскольку он является наиболее доступным методом криптоанализа.
Описание метода
Шифр Вижнера включает последовательность нескольких шифров Цезаря. Для последнего характерен сдвиг на несколько строк. В целях шифрования можно использовать таблицу алфавитов, которая называется квадрат Виженера. В профессиональных кругах его именуют как tabula recta. Таблица Виженера состоит из нескольких строк по 26 символов. Каждая новая строка передвигается на определенное количество позиций. В итоге таблица содержит 26 различных шрифтов Цезаря. Каждый этап шифрования подразумевает использование различного алфавита, который выбирается в зависимости от символа ключевого слова.
Для того чтобы лучше понять суть данного метода, рассмотрим шифрование текста на примере слова ATTACKATDAWN. Лицо, которое посылает текст, записывает ключевое слово «LEMON» до того момента, пока оно не будет соответствовать длине переданного текста. Ключевое слово будет иметь вид LEMONLEMONLE. Первый символ заданного текста - А - зашифрован последовательностью L, являющейся первым символом ключа. Данный символ располагается на пересечении строки L и столбца A. Для следующего символа заданного текста применяется второй символ ключа. Поэтому второй символ закодированного текста будет иметь вид X. Он получился в результате пересечения строки E и столбца T. Другие части заданного текста шифруются аналогичным способом. В результате получается слово LXFOPVEFRNHR.
Процесс расшифрования
Расшифрование слова осуществляется с помощью таблицы Виженера. Необходимо найти строку, которая соответствует первому символу ключевого слова. Строка будет содержать первый символ зашифрованного текста.
Столбец, который содержит данный символ, будет соответствовать первому символу исходного текста. Последующие значения будут расшифровываться аналогичным образом.
Важные советы
Предоставляя зашифрованный текст, необходимо задать ключевое слово. Оно понадобится для того, чтобы расшифровать код с помощью русского шифра Виженера в том числе. Для того чтобы убедиться в правильности кодировки, лучше дважды проверить текст. Если текст будет неправильно закодирован, его невозможно правильно расшифровать.
При использовании квадрата Виженера с пробелами и пунктуацией процесс расшифровки значительно усложнится. Важно знать о том, что частое повторение кодового слова позволит легче расшифровать текст. Поэтому кодовая информация должна быть длинной.
Предупреждение к методу
Шифр Виженера, как и многие другие, не является надежным, поскольку его легко взломать. Если есть необходимость передать секретную информацию, не нужно прибегать к использованию данного метода. Для таких целей разработаны другие методы. Шифр Виженера является одним из самых старых и популярных методов шифрования.
В качестве ключа выступает специальная фраза. Она несколько раз повторяется и пишется над шифруемым текстом. В результате каждая буква посылаемого сообщения сдвигается относительно заданного текста на определенное число, которое задается буквой ключевой фразы. На протяжении нескольких веков данный метод устойчиво занимал позицию самого надежного метода шифрования. В 19 веке отмечены первые попытки взлома шифра Виженера, которые основывались на определении длины ключевой фразы. Если известна ее длина, то текст можно разбить на определенные фрагменты, которые кодируются одним и тем же сдвигом.
Дополнительные методы расшифровки
Раскрыть исходное сообщение можно с помощью метода частотного анализа, если заданный текст достаточно длинный. Разгадка шифра во многом сводится к поиску длины ключевой фразы. Существуют два основных метода, которые позволяют определить длину ключевой фразы. Первый метод раскодирования шифра Виженера разработал Фридрих Касицкий. В основе данного метода лежит поиск биграмм. Его суть заключается в том, что если в закодированном сообщении повторяется одна и та же биграмма на расстоянии, которое кратно длине ключевой фразы, то существует большая доля вероятности, что она встретится на тех же позициях в зашифрованном тексте. Если найти данное расстояние, получить его делители, можно получить набор определенных чисел. Именно они и будут составлять длину ключевой фразы. Однако данный метод требует некоторой доли везения. В большом закодированном тексте можно найти случайные биграммы, что значительно усложнит процесс расшифровки.
Второй метод по расшифровке текста предложил Фридман. Его суть заключается в циклическом сдвиге закодированного сообщения. Полученный текст записывается под оригинальным зашифрованным текстом и подсчитывается количество совпавших букв в нижней и верхней строке. Полученные числа позволяют вычислить так называемый индекс совпадений. Он определяется соотношением совпадений к общей длине сообщения. Индекс совпадения для русских текстов составляет примерно 6%. Однако для случайных текстов данный индекс составляет приблизительно 3 или 1/32. Метод Фридмана основывается на данном факте. Закодированный текст записывается со сдвигом в 1,2,3 и т.д. позиций. Затем для каждого сдвига необходимо вычислить индекс совпадений. Таким образом, необходимо произвести циклический сдвиг всего сообщения. При сдвигании индекса на определенное количество символов его длина может резко увеличиться. Это говорит о том, что длина ключевого слова может приравниваться к определенному числу. Если происходит ситуация, при которой все символы сдвигаются на одну и ту же позицию, индекс совпадения будет иметь такое же значение, как и исходный текст. Если вычисляется индекс для шифра Виженера, в любом случае происходит сравнение фактически случайного текста.
Проведение анализа частоты
Если результат процесса дешифровки оказался положительным, можно вписывать текст в столбцы. Столбцы формируются на базе исходного текста. Касицкий изобрел наиболее усовершенствованную форму текста. Однако средства данного метода невозможно применять в том случае, если решетка уходит от стандартной последовательности букв в алфавите. Поэтому данный метод позволяет узнать длину ключей лишь в частных случаях.
