Лінійка Сен-Сіра
Лінійка Сен-Сіра- механічний пристрій, що реалізує в криптографії метод поліалфавітного шифрування буквеного тексту з використанням ключового слова.
Є довгим шматком картону з надрукованими на ньому літерами алфавіту. Ця послідовність букв називається "нерухомою шкалою". Знизу, під нерухомою шкалою, в лінійці зроблені вирізи, через які легко переміщається "движок" - вузька смужка з картону з нанесеним на нього тим самим алфавітом, повтореним двічі.
Зміст
Принцип шифрування цією лінійкою дуже простий і ґрунтується на заміщенні літер алфавіту. Але, на відміну від шифру Цезаря, де загальний зсув літер при листі той самий (наприклад, замість А - Б, замість В - Г і так далі), в лінійці Сен-Сіра реалізований шифр заміщення зі змінним зсувом, так званий шифр Блеза де Віжінера [1] .
Алгоритм шифрування
Алгоритм шифрування ось у чому. Смужка переміщується в положення, коли буква ключа-гасла [3] опиниться під буквою «А» нерухомої шкали. Утворюється проста заміна першої літери відкритого тексту (літери движка утворюють нижній рядок підстановки-заміни). При шифруванні другої літери відкритого тексту друга літера ключа-гасла шляхом пересування движка встає під літерою «А» нерухомої шкали і т. д. Гасло повторюється періодично за буквами відкритого тексту, що шифруються.
Припустимо, необхідно закодувати текстMORTALENEMYключовим словомPOST. Багаторазово пишемо це ключове слово, щоб вираз, що вийшов, був по довжині таким же, як текст, що шифрується. Виходить так:
На лінійці підбираємо положення движка так, щоб початок алфавіту збігалося з буквою P і дивимося, яка буква відповідає першій букві тексту, що шифрується М. Це - буква B.Аналогічно букві O відповідає буква С, R змінюється на J і так далі. В результаті ми отримуємо зашифроване слово:BCJMPZWGTAQ.
Наприкінці XIX століття криптографія тільки починала набувати рис точної науки, а не тільки мистецтва, як це було раніше, її починали вивчати у військових академіях. Тут слід відзначити роль французької військової академії Сен-Сір, в якій на той час і був розроблений свій власний військово-польовий шифр, який отримав назву «Лінійка Сен-Сіру».
Цей вищий навчальний заклад випустив чимало відомих особистостей – маршалів та воєначальників. Військовому мистецтву тут навчався сам Шарль де Голль, а якийсь час у ній навчався і Жорж Шарль Дантес, кавалергард, чия куля на дуелі обірвала життя відомого поета Олександра Сергійовича Пушкіна.
Розвитком ідеї лінійки Сен-Сіра стало довільне розташування літер алфавіту на движку. Секретне (ключове) розташування цих букв суттєво посилило криптографічну стійкість шифру. Проте основна слабкість — коротке періодичне продовження ключа-гасла збереглося, що й визначило подальші успіхи криптоаналітиків. На закінчення історичного епізоду з лінійкою Сен-Сіра можна відзначити, що вона є найпростішою технологічною реалізацією диска Альберті. Реалізація шифру Віженера на рівні картонних смужок значно дешевша, ніж створення оригінальних пристроїв типу дискового шифратора Альберті. Тому «лінійка» набула досить широкого поширення.
У Німеччині також застосовували лінійку Сен-Сіру, проте тут її було вдосконалено. Зокрема, їй було надано круглого вигляду, що по суті повторює диск Альберті на новій технологічній основі.
У другій половині XIX століття майбутній прем'єр-міністр Франції Леон Гамбеттазапропонував взагалі відмовитися від застосування приладів шифрування та замінити їх простими операціями алгебри. Літери тексту та гасла замінюються на числа (відповідно до порядку їх розташування в алфавіті), а потім складаються між собою, породжуючи шифрований текст (складення ведеться за модулем, що дорівнює потужності алфавіту або без модуля, що послаблює шифр). На честь Гамбетта українськими революціонерами-народовольцями варіант шифру Віженера для цифр був названий шифром гамбетта. Зараз накладання операцією XOR ключа певної довжини, який отримав назву «гама», називаєтьсягамуванням.