Стеганографические шифры

Идея шифра-решетки, предложенного Кардано, лежит и в основе знаменитого шифра Ришелье, в котором шифрованный текст внешне имел вид осмысленного сообщения, не имеющего никого отношения к передаваемой информации. Из плотного материала вырезался прямоуголь­ник разме­ром, например, 7х10; в нем проделывались окна (на рисунке они заштрихованы).

Секретный текст вписывался в эти окна, затем решетка снималась и ос­тавшиеся клетки заполнялись так, чтобы получалось сообщение, имеющее совсем другой смысл. Суровую команду на английском языке: «YOU KILL AT ONCE» с помощью такой решетки можно спрятать в «невинный» текст любовного содержания: «I LOVE YOU. I HAVE YOU. DEEP UNDER MY SKIN. MY LOVE. LASTS LEVER IN HYPERSPACE».

Такого рода шифр использовал известный русский писатель и дипло­мат А.С.Грибоедов. Будучи послом в Персии, он писал своей жене «невин­ные» послания, которые, попав в руки жандармерии, для которой и были предназначены, дешифровывались по соответствующей «решетке» и пере­давались царскому правительству уже как секретные сведения.

Такие шифры относятся уже к стеганографическим мето­дам защи­ты информации, которые предполагают сокрытие самого факта передачи информации. К ним относятся также не имеющие отношения к криптогра­фии тайнопись (невидимые чернила, проявляющи­еся при специ­альной обработке, микроточки в тексте книги и т.п.).

Стеганографические методы в виде замаскированных закладок использу­ют­ся для защиты программных продуктов от несанкционирован­ного копи­ро­вания.

Шифры простой замены

В шифре простой замены каждый символ исходного текста заменя­ется символами того же алфавита одинаково на всем протяжении текста. Шифры простой замены называют также шифрами одноалфавитной подста­новки.

Одним из первых шифров простой замены считается так называе­мый полибианский квадрат. За два века до нашей эры греческий полко­во­дец и историк Полибий изобрел для целей шифрования квадратную табли­цу размером 5х5, заполненную буквами алфавита в случайном порядке.

При шифровании в этом полибианском квадрате находили очеред­ную букву открытого текста и записывали в шифртекст букву, располо­женную ниже ее в том же столбце. Если буква текста оказывалась в ниж­ней строке таблицы, то для шифртекста брали самую верхнюю букву из того же столбца. Концепция полибианского квадрата оказалась плодотвор­ной и нашла применение в криптосистемах последующего времени.

Шифр Цезаря является частным случаем шифра простой замены (одноалфавитной подстановки). При шифровании исходного текста каждая буква заменя­лась на другую букву того же алфавита путем смещения по алфавиту от исходной буквы на К букв. При достижении конца алфавита выполнялся циклический переход к его началу. Цезарь использо­вал шифр замены при смещении К = 3. Например, послание Цезаря VENI VIDI VICI (в переводе на русский означает "Пришел, Увидел, Победил"), на­правленное его другу Аминтию после победы над понтийским ца­рем Фарнаком, сыном Митридата, выглядело бы в зашифрован­ном виде так:

YHQL YLGL YLFL

В то же время, такой шифр замены мож­но задать таблицей подстановок, содержащей соответствующие пары букв открытого текста и шифртекста.

Достоинством системы Цезаря является простота шифро­вания и дешифрования, что обуславливает ее применение и в сложных современ­ных ширах в качестве составного элемента.

К недостаткам следует отнести следующие:

· число возможных ключей k мало (не больше букв алфавита);

· сохраняется алфавитный порядок в последова­тельности заменяющих букв; при изменении значения k изменяются только начальные позиции такой последовательности и достаточно расшифровать замену одной буквы, чтобы определить все остальные замены;

· шифр Цезаря легко вскрывается на основе анализа частот появления букв в шифртексте, так как подстановки, выполняемые в соответствии с шифром Цезаря, не маскируют частот появления различных букв исходного открытого текста.

Модификацией этого шифра является система шифрования Цезаря с ключевым словом. Эта система также являет­ся одноалфавитной. Особенностью ее является использование ключевого слова для смещения и изменения порядка символов в алфавите подстановки.

Ключевое слово записывается под буквами алфавита, начиная с бу­к­вы, числовой код которой совпадает с выбранным числом k. Необходи­мо, чтобы все буквы ключевого слова были различны (иначе можно повто­ря­ющиеся буквы исключить). Буквы алфавита подстановки, не вошедшие в ключевое слово, записываются после ключевого слова в алфавитном поря­д­ке. Получается подстановка для каждой буквы произвольного сообщения.

Пример: выберем ключевое слово «информация» и k =3. Тогда правило подстановки будет следующим:

буквы исходного текста: абвгдеёжзийклмнопрстуфхцчшщьыъэюя

буквы шифртекста:    эюинформацябвгдеёжзйклпстухчшщьыъ

Преимуществом системы Цезаря с ключевым словом является то, что количество возможных ключевых слов практически неисчерпаемо.