Шифр плейфера как расшифровать
Перейти к содержимому

Шифр плейфера как расшифровать

  • автор:

Шифр Плейфера

Этот онлайн калькулятор шифрует и расшифровывает текст используя шифр Плейфера. Используется английский алфавит. Неалфавитные символы (цифры, пробелы, знаки препинания) и не английские буквы игнорируются.

Шифр Плейфера или квадрат Плейфера — ручная симметричная техника шифрования, в которой впервые использована замена биграмм. Изобретена в 1854 году английским физиком Чарльзом Уитстоном, но названа именем лорда Лайона Плейфера[en], который внёс большой вклад в продвижение использования данной системы шифрования в государственной службе. Шифр предусматривает шифрование пар символов (биграмм) вместо одиночных символов, как в шифре подстановки и в более сложных системах шифрования Виженера. 1

Об алгоритме шифрования и расшифровки можно прочитать по приведенной ссылке из Википедии. Ниже находится калькулятор, который шифрует и расшифровывает текст, используя шифр Плейфера.
Калькулятор использует наиболее общие правила формирования квадрата Плейфера:

  1. Буква ‘J’ заменяется на ‘I’ чтобы сформировать квадрат 5×5
  2. ‘X’ используется как дополнительный символ, когда вам надо дополнить биграмму или разделить две одинаковые буквы
  3. Квадрат Плейфера заполняется построчно, начиная с ключевого слова.

Шифр Плейфера

Шифр Плейфера

В шифре Плейфера исходный текст разбивается на биграммы, которые затем заменяются соответствующими биграммами из ключа. Ключ представляет собой матрицу 5×5 или 4х8, в которой каждая ячейка содержит букву. Шифр является модификацией шифра Шпиталя.

Оценить сервис:

Принцип работы шифра Плейфера

Шифр Плейфера хорошо работает с биграммами (парами букв), что делает его более эффективным, чем шифр Цезаря, который работает с отдельными буквами.

Важно правильно обрабатывать повторяющиеся буквы в парах, чтобы избежать недоразумений.

Шифр Плейфера широко использовался в милитаристической коммуникации, также его можно использовать для шифрования сообщений в повседневной жизни и в области криптографии.

Формирование матрицы

Ключ (короткая фраза или слово) используется для создания матрицы, которая обычно представляет собой квадратную таблицу 5×5, называемую «таблицей Плейфера». Эта таблица заполняется уникальными буквами из ключа, а затем дополняется оставшимися буквами алфавита, исключая повторяющиеся буквы ключа. Обычно в матрицу не включают букву «J», чтобы избежать путаницы с «I». Таким образом, для английского алфавита используется 25 букв (5×5).

Пример (ключ: «KEYWORD»)

K E Y W O
R D A B C
F G H I L
M N P Q S
T U V X Z

Шифр Плейфера для русского алфавита

Для формирования матрицы Шифра Плейфера для русского алфавита используется аналогичный принцип, что и для английского, с учетом особенностей алфавита.

Русский алфавит содержит 33 буквы (11 гласных и 22 согласных), включая букву «ё». При формировании матрицы Шифра Плейфера обычно выбирается размерность 4х8, при этом буква «ё» объединяется с «е».

Поскольку русский алфавит более обширен, чем английский, необходимо убедиться, что ключ имеет достаточную длину для формирования матрицы. Если ключ короткий, возможно, потребуется добавление дополнительных букв.

Шифрование

Пары букв из открытого текста группируются (обычно по две) и, если необходимо, добавляется фиктивная буква (например, «X») для формирования четных пар.

Если обе буквы в паре находятся в одной строке или столбце, они заменяются буквами справа или снизу относительно соответственно.

Если буквы находятся в разных строках и столбцах, они заменяются буквой, образуя прямоугольник. Например, если буквы «H» и «S» встречаются, они могут быть заменены буквами «B» и «Q» (угловая буква прямоугольника).

Дешифрование

Пары букв из шифротекста аналогично группируются. В процессе дешифрования буквы заменяются на те, которые находятся слева или сверху.

Требования к ключу

Вот некоторые особенности ключа для шифра Плейфера:

  • Формат: Ключ представляет собой матрицу 5×5 для английского и 4х8 для русского алфавита, в которой каждая ячейка содержит букву или цифру.
  • Длина: Ключ должен быть достаточно длинным, чтобы противостоять частотному анализу. В идеале длина ключа должна быть не менее 25 символов.
  • Уникальность: Ключ должен быть уникальным для каждой пары отправителей и получателей. Это необходимо для того, чтобы злоумышленник не смог использовать один и тот же ключ для дешифрования сообщений, предназначенных для разных получателей.
  • Секретность: Ключ должен быть тщательно засекречен. Это необходимо для того, чтобы злоумышленник не смог получить доступ к ключу и использовать его для взлома шифра.

Если эти требования не будут соблюдены, то шифр Плейфера может быть взломан.

Вот несколько советов по созданию безопасного ключа для шифра Плейфера:

  • Используйте буквы и цифры в случайном порядке.
  • Не используйте слова или фразы, которые могут быть легко угаданы.
  • Сгенерируйте ключ с помощью генератора случайных чисел.
  • Храните ключ в надежном месте.

Шифр плейфера как расшифровать

Меню

Шифр Плейфера

Оглавление
Описание
Шифрование
Пример
Иллюстрации

Шифр Плейфера — ручная симметричная техника шифрования, в которой впервые использована замена биграмм. Изобретена в 1854 году Чарльзом Уитстоном. Шифр предусматривает шифрование пар символов (биграмм), вместо одиночных символов, как в шифре подстановки и в более сложных системах шифрования Виженера. Таким образом, шифр Плейфера более устойчив к взлому по сравнению с шифром простой замены, так как затрудняется частотный анализ. Он может быть проведен, но не для 26 возможных символов (латинский алфавит), а для 26х26=676 возможных биграмм. Анализ частоты биграмм возможен, но является значительно более трудным и требует намного большего объема зашифрованного текста.

Шифрование

Шифр Плейфера использует матрицу 5х5 (для латинского алфавита, для русского алфавита необходимо увеличить размер матрицы до 6х6), содержащую ключевое слово или фразу. Для создания матрицы и использования шифра достаточно запомнить ключевое слово и четыре простых правила. Чтобы составить ключевую матрицу, в первую очередь нужно заполнить пустые ячейки матрицы буквами ключевого слова (не записывая повторяющиеся символы), потом заполнить оставшиеся ячейки матрицы символами алфавита, не встречающимися в ключевом слове, по порядку (в английских текстах обычно опускается символ «Q», чтобы уменьшить алфавит, в других версиях «I» и «J» объединяются в одну ячейку). Ключевое слово может быть записано в верхней строке матрицы слева направо, либо по спирали из левого верхнего угла к центру. Ключевое слово, дополненное алфавитом составляет матрицу 5х5 и является ключом шифра.

Для расшифровки необходимо использовать инверсию этих четырёх правил, откидывая символы «Х» (или «Q») , если они не несут смысла в исходном сообщении.

Пример

Используем ключ «Playfair example», тогда матрица примет вид: Зашифруем сообщение «Hide the gold in the tree stump» HI DE TH EG OL DI NT HE TR EX ES TU MP
1. Биграмма HI формирует прямоугольник, заменяем её на BM.
2. Биграмма DE расположена в одном столбце, заменяем её на ND.
3. Биграмма TH формирует прямоугольник, заменяем её на ZB.
4. Биграмма EG формирует прямоугольник, заменяем её на XD.
5. Биграмма OL формирует прямоугольник, заменяем её на KY.
6. Биграмма DI формирует прямоугольник, заменяем её на BE.
7. Биграмма NT формирует прямоугольник, заменяем её на JV.
8. Биграмма HE формирует прямоугольник, заменяем её на DM.
9. Биграмма TR формирует прямоугольник, заменяем её на UI.
10. Биграмма EX находится в одной строке, заменяем её на XM.
11. Биграмма ES формирует прямоугольник, заменяем её на MN.
12. Биграмма TU находится в одной строке, заменяем её на UV.
13. Биграмма MP формирует прямоугольник, заменяем её на IF.
Получаем зашифрованный текст «BM ND ZB XD KY BE JV DM UI XM MN UV IF» Таким образом сообщение «Hide the gold in the tree stump» преобразуется в «BMNDZBXDKYBEJVDMUIXMMNUVIF»

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

Основы криптографии

Элементарные шифры на понятном языке

Все мы довольно часто слышим такие слова и словосочетания, как «шифрование данных», «секретные шифры», «криптозащита», «шифрование», но далеко не все понимают, о чем конкретно идет речь. В этом посте разберемся, что из себя представляет шифрование и рассмотрим элементарные шифры с тем расчетом, чтобы даже далекие от IT люди поняли суть этого явления.

Прежде всего, разберемся в терминологии.

Шифрование – это такое преобразование исходного сообщения, которое не позволит всяким нехорошим людям прочитать данные, если они это сообщение перехватят. Делается это преобразование по специальным математическим и логическим алгоритмам, некоторые из которых мы рассмотрим ниже.

Исходное сообщение – это, собственно, то, что мы хотим зашифровать. Классический пример — текст.

Шифрованное сообщение – это сообщение, прошедшее процесс шифрования.

Шифр — это сам алгоритм, по которому мы преобразовываем сообщение.

Ключ — это компонент, на основе которого можно произвести шифрование или дешифрование.

Алфавит – это перечень всех возможных символов в исходном и зашифрованном сообщении. Включая цифры, знаки препинания, пробелы, отдельно строчные и заглавные буквы и т.д.

Шифр Атбаша

Например, есть у нас алфавит, который полностью соответствует обычной латинице.

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

Для реализации шифра Атбаша просто инвертируем его. «А» станет «Z», «B» превратится в «Y» и наоборот. На выходе получим такую картину:

И теперь пишем нужное сообшение на исходном алфавите и алфавите шифра

Исходное сообщение: I love habr
Зашифрованное: r olev szyi

Шифр Цезаря

Опять же, для наглядности, возьмем латиницу

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

И теперь сместим вправо или влево каждую букву на ключевое число значений.

Например, ключ у нас будет 4 и смещение вправо.

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
Зашифрованный: w x y z a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v

Пробуем написать сообщение:

hello world

Шифруем его и получаем следующий несвязный текст:

dahhk sknhz

Шифр Вернама (XOR-шифр)

Исходный алфавит — все та же латиница.

Сообщение разбиваем на отдельные символы и каждый символ представляем в бинарном виде.
Классики криптографии предлагают пятизначный код бодо для каждой буквы. Мы же попробуем изменить этот шифр для кодирования в 8 бит/символ на примере ASCII-таблицы. Каждую букву представим в виде бинарного кода.

image

Теперь вспомним курс электроники и элемент «Исключающее ИЛИ», также известный как XOR.

XOR принимает сигналы (0 или 1 каждый), проводит над ними логическую операцию и выдает один сигнал, исходя из входных значений.

Если все сигналы равны между собой (0-0 или 1-1 или 0-0-0 и т.д.), то на выходе получаем 0.
Если сигналы не равны (0-1 или 1-0 или 1-0-0 и т.д.), то на выходе получаем 1.

Теперь для шифровки сообщения, введем сам текст для шифровки и ключ такой же длины. Переведем каждую букву в ее бинарный код и выполним формулу сообщение XOR ключ

сообщение: LONDON
ключ: SYSTEM

Переведем их в бинарный код и выполним XOR:

01001100 01001111 01001110 01000100 01001111 01001110 01010011 01011001 01010011 01010100 01000101 01001101 _______________________________________________________ 00011111 00010110 00011101 00010000 00001010 00000011

В данном конкретном примере на месте результирующих символов мы увидим только пустое место, ведь все символы попали в первые 32 служебных символа. Однако, если перевести полученный результат в числа, то получим следующую картину:

31 22 29 16 10 3. 

С виду — совершенно несвязный набор чисел, но мы-то знаем.

Шифр кодового слова

Например, возьмем для разнообразия, кириллический алфавит.

абвгдеёжзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя

Придумаем кодовое слово. Например, «Лукоморье». Выдернем из него все повторяющиеся символы. На выходе получаем слово «Лукомрье».

Теперь вписываем данное слово в начале алфавита, а остальные символы оставляем без изменений.

абвгдеёжзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя лукомрьеабвгдёжзийнпстфхцчшщъыэюя 

И теперь запишем любое сообщение и зашифруем его.

"Златая цепь на дубе том"

Получим в итоге следующий нечитаемый бред:

"Адлпля хриы жл мсур пиё"

Шифр Плейфера

Пусть кодовое слово у нас будет «HELLO».

Сначала поступаем как с предыдущим шифром, т.е. уберем повторы и запишем слово в начале алфавита.

Теперь возьмем любое сообщение. Например, «I LOVE HABR AND GITHUB».

Разобьем его на биграммы, т.е. на пары символов, не учитывая пробелы.

IL OV EH AB RA ND GI TH UB.

Если бы сообщение было из нечетного количества символов, или в биграмме были бы два одинаковых символа (LL, например), то на место недостающего или повторившегося символа ставится символ X.

Шифрование выполняется по нескольким несложным правилам:

1) Если символы биграммы находятся в матрице на одной строке — смещаем их вправо на одну позицию. Если символ был крайним в ряду — он становится первым.

Например, EH становится LE.

2) Если символы биграммы находятся в одном столбце, то они смещаются на одну позицию вниз. Если символ находился в самом низу столбца, то он принимает значение самого верхнего.

Например, если бы у нас была биграмма LX, то она стала бы DL.

3) Если символы не находятся ни на одной строке, ни на одном столбце, то строим прямоугольник, где наши символы — края диагонали. И меняем углы местами.

Например, биграмма RA.

По этим правилам, шифруем все сообщение.

IL OV EH AB RA ND GI TH UB. KO HY LE HG EU MF BP QO QG

Если убрать пробелы, то получим следующее зашифрованное сообщение:

KOHYLEHGEUMFBPQOQG

Поздравляю. После прочтения этой статьи вы хотя бы примерно понимаете, что такое шифрование и знаете как использовать некоторые примитивные шифры и можете приступать к изучению несколько более сложных образцов шифров, о которых мы поговорим позднее.

Спасибо за внимание.

  • для начинающих
  • шифрование данных

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *