# Kryptoanalýza klasických šifer

### Ústav telekomunikací, FEKT VUT Brno

## Další šifrovací systémy

## Substituční systémy

Na homofonní šifru lze nahlížet jako na speciální případ šifry monoalfabetické. Substituce spočívá v postupné náhradě jednoho znaku otevřeného textu jedním z několika možných znaků textu šifrového (např. písmeno a otevřeného textu zašifrujeme písmenem m, znakem $ nebo třeba číslicí 9 ). Počet znaků zašifrovaného textu pro jeden znak otevřeného textu se může lišit - obvykle čím četnější znak, tím více možností zašifrování má (např. písmeno a, které tvoří cca 7% všech textů české abecedy, se zašifruje až sedmi možnými způsoby). Díky tomu každý z těchto symbolů tvoří po zašifrování asi 1 % šifrového textu.

Možnost zašifrování písmene různými možnostmi je podobná s polyalfabetickou šifrou - rozdíl je však v tom, že u homofonní šifry se rozhoduje šifrant o tom, který znak použije, kdežto u polyalfabetické subtituce je výběr znaku přesně dán dohodnutým systémem. Podobnost s monoalfabetickou šifrou spočívá v tom, že jakmile je jednou ustavena šifrová abeceda, zůstává po celý proces šifrování stejná. Homofonní šifra se nedá rozluštit tak snadno jako monoalfabetická šifra, nicméně při dostatečně dlouhém textu lze i to. Název šifry je odvozen z řeckých slov homos (znamená stejný) a phonos (znamená zvuk) a je tedy zřejmé, že každý symbol odpovídající nějakému písmenu reprezentuje vlastně stejný zvuk, tedy je homofonní.

Další možností substituce je náhrada nikoliv jednotlivých znaků, ale jejich skupin (dvojic, trojic...). Taková šifra se nazývá obecně polygramová. V případě náhrady bigramů (dvojic) je to konkrétně bigramová, u trojic trigramová atd. Příkladem takové bigramové šifry je systém nazývaný Playfair. Jeho výhodou je větší odolnost vůči luštění metodami účinnými na monoalfabetickou šifru. Tato šifra byla s úspěchem používána až do období 2.světové války.

## Transpoziční systémy

- Úhlopříčkově - sloupcová transpozice byla používána nejvíce během 1.světové války a to po dobu tří let, což byla na jeden šifrovým systém nevídaná doba. Otevřený text se - stejně jako u jednoduché transpozice - vepíše po řádcích do transpoziční tabulky, vytvořené podle klíče. Rozdíl však spočívá v tom, že šifrový text se z tabulky nevyčítá po sloupcích, ale nejprve po vybraných úhlopříčkách a až poté po sloupcích.

- Fleissnerova otočná mřížka je pojmenovaná po svém autorovi, Fleissnerovi von Wostrovitz, který ji vytvořil r.1881. Pro šifrování touto metodou je zapotřebí pomůcka - velký čtverec s vyznačenou sítí malých čtverců. Některé malé čtverce se označí - tak, aby při postupném otáčení velkého čtverce o 90 stupňů malé označené čtverce postupně pokryly celý velký čtverec). Tímto způsobem získáme otočnou mřížku. Šifrování je pak poměrně jednoduchá záležitost - text postupně vepisujeme do označených čtverečků; ve chvíli, kdy je zaplníme, otočíme velký čtverec o 90 stupňů a pokračujeme tímto způsobem dále. Pro dešifrování je zapotřebí vlastnit stejnou šablonu, která postupně odhaluje otevřený text.

- Transpozice plukovníka Roche spočívá v rozdělení textu do nestejně dlouhých bloků. Nejprve je třeba zvolit klíč - pro jednoduchost číselný, např. 53124. Tento klíč určuje velikost bloků, do kterých bude původní text rozdělen. Pro tento konkrétní příklad budou vypadat následujícím způsobem:

  5 3 1 2 4

  XXXXX XXX X XX XXXX

  Otevřený text (pro příklad zvolena fráze diplomová práce) se vpisuje do těchto bloků - postupně každé písmeno do jednoho bloku. Jakmile dojdeme k poslednímu bloku, posunujeme se opět na začátek k prvnímu (ale na druhou pozici) a postup opakujeme, dokud nezašifrujeme celý otevřený text: DMPCX IOR P LV OAAE. Ten se přeskupí do skupin po pěti znacích, šifrovaný text tedy bude vypadat DMPCX IORPL VOAAE. Dešifrování probíhá následovně: ze znalosti klíče se určí počet a délka jednotlivých bloků, do kterých se rozdělí šifrový text. Ten potom lze postupně číst - první pozice bloků, druhé pozice a tak dále.