Введение

Шифровальный диск – это инструмент для шифрования и дешифрования, разработанный в 1470 году итальянским архитектором и писателем Леоном Баттистой Альберти. Он сконструировал устройство, (названное в его честь диском Альберти), состоящее из двух концентрических круглых пластин, установленных одна над другой. Большая пластина называется "неподвижной", а меньшая – "подвижной", так как меньшая пластина могла вращаться над "неподвижной". Первоначальная версия диска была изготовлена из меди и имела алфавит, последовательно нанесённый на внешний край каждой пластины в ячейках, равномерно распределённых по окружности. Это позволяло двум алфавитам сдвигаться относительно друг друга, создавая простой в использовании ключ. Вместо громоздкой и сложной таблицы, определяющей метод шифрования, можно было использовать гораздо более простой шифровальный диск. Это делало как шифрование, так и дешифрование более быстрыми, простыми и менее подверженными ошибкам.

Методы шифрования

Шифровальный диск можно использовать двумя способами. Код может представлять собой последовательную моноалфавитную подстановку на протяжении всего шифра, либо диски можно периодически перемещать в процессе шифрования, делая его полиалфавитным. Для моноалфавитного использования отправитель и получатель должны договориться о настройке шифрового ключа (например, буква "G" в обычном алфавите будет расположена напротив буквы "Q" в шифровом алфавите). Затем всё сообщение кодируется в соответствии с этим ключом. Помимо простых шифров подстановки, шифровальный диск открыл возможность создания удобных полиалфавитных шифров. Простой способ реализации этого – договориться с получателем о том, чтобы через определенное количество символов в сообщении шкалы диска сдвигались на один символ вправо, повторяя эту процедуру каждые, скажем, десять букв. Это усложнит взлом шифра с использованием статистических методов.

Вариации

Шифровальные диски имели множество небольших вариаций основной конструкции. Вместо букв на внешнем диске иногда использовались комбинации чисел, при этом каждая комбинация соответствовала букве. Чтобы сделать шифрование особенно трудным для взлома, в продвинутых шифровальных дисках использовались только комбинации из двух чисел. Вместо 1 и 2 использовались 1 и 8, так как эти цифры выглядят одинаково и в прямом, и в перевернутом положении (что часто встречается на шифровальных дисках). Шифровальные диски также добавляли дополнительные символы для часто используемых сочетаний букв, таких как "ing", "tion" и "ed". Символы также часто добавлялись для обозначения союза "и" в конце слова.

Слабые стороны

При кодировании сообщения с помощью шифровального диска, символ всегда используется для обозначения конца слова. Частота этого символа аномально высока и, следовательно, легко обнаруживается. Таким образом, вместо одного символа, встречающегося примерно в 13% случаев, будут использоваться два символа для обозначения буквы "e", каждый из которых будет встречаться примерно в 6% случаев. Пользователи также могли использовать ключевое слово, чтобы все символы, включая букву "e", изменялись во всем зашифрованном тексте.

Популярная культура

С 1930-х годов шифровальные диски называли "декодерами" и использовали в качестве новинок. Многие шифровальные диски, которые раздавались в качестве радиопремий, назывались "кольцами секретных декодеров".