Михаил Адаменко - Основы классической криптологии. Секреты шифров и кодов

Известный математик, астролог и криптограф Леонард Эйлер, долгое время работавший в России в XVIII веке, является автором известной таблицы, состоящей из восьми столбцов и восьми строк.

Все клетки так называемого квадрата Эйлера заполнены числами от 1 до 64 так, что сумма всех чисел, расположенных в одном столбце и в одной строке, составляет одно и то же число, а именно 260. Более того, если данную таблицу разделить на четыре квадратные таблицы, то и в каждой из них сумма чисел в ячейках одного столбца и одной строки также будет одинакова и составит 130. Таким же свойством обладает и квадрат размером 4x4, составленный из ячеек, расположенных в центральной части большой таблицы.

Порядок заполнения ячеек в квадрате Эйлера выглядит следующим образом:

Нетрудно заметить, что с математической точки зрения данная таблица не является классическим магическим квадратом, поскольку суммы чисел в ячейках, образующих диагонали, не равны между собой. В то же время квадрат Эйлера можно использовать для шифрования сравнительно длинных сообщений, используя алгоритм шифрования, рассмотренный ранее для классических магических квадратов.

Как отмечалось ранее, для шифрования длинных сообщений необходимо использовать таблицы большего размера. При этом не следует забывать о том, что чем больше столбцов и строк в квадратной таблице, тем больше вариантов построения на ее основе магического квадрата. Данный факт значительно усложняет незаконному пользователю задачу расшифровки сообщений, зашифрованных, например, с помощью магического квадрата размером 4x4.

Естественно, применение магических квадратов, например, размером 9x9 обеспечивает еще более высокую степень защиты и уменьшает вероятность того, что сообщение будет прочитано тем, кому оно не предназначено.

Один из вариантов такого квадрата имеет следующий вид:

Как и упоминавшийся квадрат Эйлера, данный магический квадрат также можно использовать для шифрования длинных сообщений, используя рассмотренный ранее алгоритм шифрования для классических магических квадратов. При этом открытый текст может содержать до 81 знака.

Для создания шифрованных сообщений можно использовать специальные трафареты, которые представляют собой, например, лист бумаги с вырезанными в произвольном порядке отверстиями. Необходимо отметить, что в настоящее время известно множество систем шифрования, в которых применяются различные способы создания и использования таких трафаретов. Естественно, при применении таких шифров получатель криптограммы должен не только иметь точно такой же трафарет, но и хорошо знать правила работы с ним.

Один из вариантов простого шифра с использованием трафарета применял, например, великий русский писатель А. С. Грибоедов в начале XIX века. На лист бумаги он с помощью трафарета наносил текст сообщения, а затем уже без трафарета дополнял текст так, чтобы получилось вполне невинное письмо.

Трафаретные шифры неоднократно упоминаются и в произведениях авторов детективных романов. Среди более сложных шифров с трафаретами следует отметить, например, так называемую решетку Кардано.

При использовании такого способа шифрования сначала необходимо сделать трафарет из листа бумаги с вырезанными в нем отверстиями. Для этого удобно воспользоваться листом бумаги в клеточку, в котором отдельные клетки следует вырезать в произвольном порядке.

Так, например, трафарет для шифрования сообщений может выглядеть так, как показано на рис. 5.5.

Рис. 5.5 Один из вариантов трафарета для шифрования сообщений

На представленном рисунке черным цветом закрашены ячейки, которые следует вырезать.

В качестве примера зашифруем с помощью данного трафарета открытый текст СЕКРЕТНОЕ ПИСЬМО. Для этого сначала необходимо наложить трафарет на чистый лист бумаги и в вырезанных прямоугольниках вписать буквы открытого текста.