Иллюстрации в примерах
Предположим, что необходимо зашифровать биграмму OR. Рассмотрим 4 случая:
OR заменяется на YZ
OR заменяется на BY
OR заменяется на ZX
OR заменяется на ZY
Шифр Атбаш
Шифр простой замены, использованный для еврейского алфавита и получивший оттуда свое название. Шифрование происходит заменой первой буквы алфавита на последнюю, второй на предпоследнюю. (алеф(первая буква) заменяется на тау(последнюю), бет(вторая) заменяется на шин(предпоследняя) из этих сочетаний шифр и получил свое название). Шифр Атбаш для английского алфавита:
Исходный алфавит: A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
Алфавит замены: Z Y X W V U T S R Q P O N M L K J I H G F E D C B A
Шифр с использованием кодового слова
Шифр с использованием кодового слова является одним из самых простых как в реализации так и в расшифровывании. Идея заключается в том что выбирается кодовое слово, которое пишется впереди, затем выписываются остальные буквы алфавита в своем порядке. Шифр с использованием кодового слова WORD.
Исходный алфавит: A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
Алфавит замены: W O R D A B C E F G H I J K L M N P Q S T U V X Y Z
Как мы видим при использовании короткого кодового слова мы получаем очень и очень простую замену. Так же мы не можем использовать в качестве кодового слова слова с повторяющимися буквами, так как это приведет к неоднозначности расшифровки, то есть двум различным буквам исходного алфавита будет соответствовать одна и та же буква шифрованного текста.
XOR-шифрование
Как ни странно, но самым простым и одним из самых эффективных (при правильном использовании) алгоритмов шифрования является так называемое XOR-шифрование. Попробуем рассмотреть идею этого наипростейшего метода. Как известно из булевой алгебры, операция логического сложения «?» по модулю 2 (или логического исключаещего ИЛИ — XOR, eXclusive OR) имеет следующую семантику:
То есть, операция z = x ? y по сути поразрядная (побитовая — результат не зависит от соседних битов). Если только один из соответствующих битов равен 1, то результат 1. А если оба 0 или оба 1, то результат 0. Если внимательно посмотреть на результат применения XOR к двум двоичным числам, то можно заметить, что мы можем
восстановить одно из слагаемых при помощи второго: x = z ? y или y = z ? x.
Отсюда можно сделать следующие выводы: зная число y и применяя XOR к x, мы получим z. Затем, мы, опять же используя y, получим из z обратно число x. Таким образом мы можем преобразовать последовательность чисел (x)i в последовательность (z)i. Теперь мы можем назвать число y кодирующим (или шифрующим) ключом. Если человек не знает ключа, то он не сможет восстановить исходную последовательность чисел (x)i. Но если (x)i являются байтовым представлением букв текста, то опытный пользователь сможет вскрыть зашифрованный текст. Поскольку каждая буква будет представлена в шифротексте одним и тем же кодом z, то воспользуясь частотным словарем взломщик сможет вычислить шифрующий ключ y, если у него будет в распряжениии достаточно длинный шифротекст.