Екі шаршы шифры: қауіпсіздігі жоғары, қолмен жүзеге асырылатын шифрлау әдісі. Диграфтарды қолданып, жиілік талдауынан қорғайды. Playfair шифрының жетілдірілген нұсқасы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Екі шаршы шифр, сондай-ақ қос Playfair деп аталады, – қолмен жүзеге асырылатын симметриялық шифрлеу техникасы. Ол төрт шаршы шифрде қолданылатын үлкен шифрлеу/дешифрлеу матрицасының қиындығын азайту мақсатымен жасалған, бірақ бір шаршы Playfair шифрінен сәл күштірек. Бұл техника әріптердің жұптарын (диграфтарды) шифрлейді, демек полиграфиялық алмастыру шифрлары санатына жатады. Бұл, бір символмен жұмыс істейтін монографиялық алмастыру шифрларымен салыстырғанда, шифрлеудің күшін едәуір арттырады. Диграфтарды пайдалану екі шаршы техникасын жиілік талдауына аз сезімтал етеді, себебі талдау монографиялық алмастыру үшін 26 ғана емес, 676 мүмкін диграф бойынша жүргізілуі тиіс. Диграфтардың жиілік талдауы мүмкін, бірақ ол әлдеқайда қиынға соғады және оның тиімді болуы үшін көбінесе әлдеқайда үлкен шифрланған мәтін қажет.
The Two square cipher, also called double Playfair, is a manual symmetric encryption technique. It was developed to ease the cumbersome nature of the large encryption/decryption matrix used in the four square cipher while still being slightly stronger than the single square Playfair cipher. The technique encrypts pairs of letters (digraphs), and thus falls into a category of ciphers known as polygraphic substitution ciphers. This adds significant strength to the encryption when compared with monographic substitution ciphers, which operate on single characters. The use of digraphs makes the two square technique less susceptible to frequency analysis attacks, as the analysis must be done on 676 possible digraphs rather than just 26 for monographic substitution. The frequency analysis of digraphs is possible, but considerably more difficult, and it generally requires a much larger ciphertext in order to be useful.
Тарих
Феликс Деластель шифрды 1901 жылы жариялаған «Traité élémentaire de cryptographie» кітабында «дамиер биграмматик редуит» (кемітілген диграфикалық шахмат тақтасы) деген атаумен сипаттады, оның горизонталь және вертикаль түрлері бар. Екі әліпбилік шахмат тақтасын Уильям Ф. Фридман 1931 жылғы «Advanced Military Cryptography» кітабында және кейіннен «Military Cryptanalysis and Military Cryptanalytics» серияларында сипаттады. Фридманның «Military Cryptanalytics» бойынша әріптесі Ламброс Д. Каллимахос шифрды «Коллиер энциклопедиясы» криптография мақаласында сипаттады. Энциклопедиядағы сипаттама кейін 1972 жылы Америкалық Криптограмма Ассоциациясының «The Cryptogram» журналындағы мақалаға бейімделді. Осыдан кейін шифр ACA жұмбақтарында жиі қолданылатын шифр түріне айналды. 1987 жылы Ноэль Куррер-Бриггс екінші дүниежүзілік соғыста немістер қолданған қос Playfair шифрын сипаттады. Бұл жағдайда қос Playfair екі Polybius шаршысын және сериялауды пайдаланатын әдіс. Тіпті әр әріп жұбын екі рет шифрлейтін Double Playfair нұсқалары да қос транспозиция шифрынан нашар деп есептеледі. Басқа да шамалы өзгерген нұсқалар, сонымен қатар сериялауды қамтиды, олар Шек (1987) және Дэвид (1996) еңбектерінде сипатталған. Екі шаршы шифры 20 ғасырдың басқа да танымал криптографиялық кітаптарында сипатталмаған, мысалы, Хелен Фуше Гейнс (1939) немесе Уильям Максвелл Бауэрс (1959) кітаптарында, бірақ екеуі де Playfair шифрын және төрт шаршы шифрын сипаттайды.
Félix Delastelle described the cipher in his 1901 book Traité élémentaire de cryptographie under the name damiers bigrammatiques réduits (reduced digraphic checkerboard), with both horizontal and vertical types. The two alphabet checkerboard was described by William F. Friedman in his book Advanced Military Cryptography (1931) and in the later Military Cryptanalysis and Military Cryptanalytics series. Friedman's co author on Military Cryptanalytics, Lambros D. Callimahos described the cipher in Collier's Encyclopedia in the Cryptography article. The encyclopedia description was then adapted into an article in The Cryptogram of the American Cryptogram Association in 1972. After this, the cipher became a regular cipher type in ACA puzzles. In 1987, Noel Currer‐Briggs described the double Playfair cipher used by Germans in World War II. In this case, double Playfair refers to a method using two Polybius squares plus seriation. Even variants of Double Playfair that encipher each pair of letters twice are considered weaker than the double transposition cipher. Other slight variants, also incorporating seriation, are described in Schick (1987) and David (1996). The two square cipher is not described in some other 20th century popular cryptography books e. g. by Helen Fouché Gaines (1939) or William Maxwell Bowers (1959), although both describe the Playfair cipher and four square cipher.
Екі шаршы криптоанализ
Қазіргі заманға дейінгі шифрлардың көпшілігі сияқты, екі шаршы шифрын жеткілікті мәтін болса, оңай бұзуға болады. Кілтті алу, егер жай мәтін де, шифрланған мәтін де белгілі болса, салыстырмалы түрде оңай. Тек шифрланған мәтін ғана белгілі болған жағдайда, шифрды криптоанализ ету кілт кеңістігінде диграфтардың (әріптер жұбының) кездесу жиілігі мен бастапқы хабарламаның күтілетін тіліндегі диграфтардың кездесу жиілігі арасындағы сәйкестіктерді іздеуді қамтиды. Екі шаршы шифрды криптоанализ ету көбінесе ашықтық әлсіздігіне негізделген. Екі шаршы тік немесе көлденең қолданылғандығына байланысты, шифрланған мәтін немесе шифрланған мәтіннің кері жағында маңызды көлемде жай мәтін фрагменттері болуы керек. Шифрланған мәтіннің үлкен үлгісінде қатарынан бірнеше ашық диграфтар кездесуі мүмкін, бұл сөз фрагменттерін ашады. Осы сөз фрагменттерінен талдаушы мүмкін жай мәтін тізбектерін құрастырып, кілт сөзге кері жұмыс істей алады. Екі шаршы шифрдың кілтін қайта құру бойынша жақсы оқулықты АҚШ Армиясы шығарған 34-40-2 далалық нұсқаулығының 7-тарауында, "Полиграфиялық алмастыру жүйелерін шешу" тақырыбында табуға болады.
Like most pre modern era ciphers, the two square cipher can be easily cracked if there is enough text. Obtaining the key is relatively straightforward if both plaintext and ciphertext are known. When only the ciphertext is known, brute force cryptanalysis of the cipher involves searching through the key space for matches between the frequency of occurrence of digraphs (pairs of letters) and the known frequency of occurrence of digraphs in the assumed language of the original message. Cryptanalysis of two square almost always revolves around the transparency weakness. Depending on whether vertical or horizontal two square was used, either the ciphertext or the reverse of the ciphertext should show a significant number of plaintext fragments. In a large enough ciphertext sample, there are likely to be several transparent digraphs in a row, revealing possible word fragments. From these word fragments the analyst can generate candidate plaintext strings and work backwards to the keyword. A good tutorial on reconstructing the key for a two square cipher can be found in chapter 7, "Solution to Polygraphic Substitution Systems," of Field Manual 34 40 2, produced by the United States Army.