Диск Энея -- криптографический инструмент для защиты информации, придуманный Энеем Тактиком в IV веке до н.э.. Устройство представляло собой диск диаметром 13-15 см и толщиной 1-2 см с проделанными в нем отверстиями, количество которых равнялось числу букв в алфавите. Каждому отверстию ставилась в соответствие конкретная буква. В центре диска находилась катушка с намотанной на нее ниткой.

Механизм шифрования был очень прост. Для того, чтобы зашифровать послание, необходимо было поочередно протягивать свободный конец нити через отверстия обозначающие буквы исходного не зашифрованного сообщения. В итоге, сам диск, с продетой в его отверстия ниткой, и являлся зашифрованным посланием.

Для того, чтобы дешифровать послание, получатель сообщения последовательно вытягивал нить из каждого отверстия, тем самым получал последовательность букв. Но эта последовательность являлась обратной по отношению к исходному сообщению, то есть он читал сообщение наоборот. Допустим исходное сообщение было "тайноепослание", тогда после дешифрования получатель видел перед собой "еиналсопеонйат". Чтобы прочитать полученное сообщение, требовалось просто читать с конца. У данного вида защиты информации был один существенный недостаток. Зашифрованное сообщение было доступно к прочтению любому, кто смог завладеть диском. Так как сообщение предавали обычные гонцы, а не воины, Эней предусмотрел возможность быстрого уничтожения передаваемой информации. Для этого было достаточно вытянуть всю нить за один из ее концов, либо сломать диск, просто наступив на него. Обычно он ломался в местах шифрующих отверстий, как следствие продетая в них нить спутывалась, и прочесть сообщение было невозможно.

3.4 Шифр Цезаря

Шифр Цезаря, также известный как шифр сдвига, код Цезаря или сдвиг Цезаря -- один из самых простых и наиболее широко известных методов шифрования.

Шифр Цезаря -- это вид шифра подстановки, в котором каждый символ в открытом тексте заменяется буквой находящейся на некоторое постоянное число позиций левее или правее него в алфавите. Например, в шифре со сдвигом 3, А была бы заменена на Г, Б станет Д, и так далее.

Шифр назван в честь римского императора Гая Юлия Цезаря, использовавшего его для секретной переписки со своими генералами.

Шаг шифрования, выполняемый шифром Цезаря, часто включается как часть более сложных схем, таких как шифр Виженера, и все еще имеет современное приложение в системе ROT13. Как и все моноалфавитные шифры, шифр Цезаря легко взламывается и не имеет практически никакого применения на практике.

Если сопоставить каждому символу алфавита его порядковый номер (нумеруя с 0), то шифрование и дешифрование можно выразить формулами модульной арифметики:

Y=(x+k) mod n

X=(y-k) mod n

где x -- символ открытого текста, y -- символ шифрованного текста, n -- мощность алфавита, а k -- ключ.

С точки зрения математики шифр Цезаря является частным случаем аффинного шифра.

Например:

Шифрование с использованием ключа k = 3. Буква "С" "сдвигается" на три буквы вперед и становится буквой "Ф". Твердый знак, перемещённый на три буквы вперед, становится буквой "Э", и так далее:

Исходный алфавит:

АБВГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ

Шифрованный: ГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯАБВ

Тот же самый пример с текстом:

Съешь же ещё этих мягких французских булок, да выпей чаю.

Зашифрованный текст имеет вид:

Фэзыяйззьиахлшпвёнлшчугрщцкфнлшдцосн, жгеютзмъгб.

3.5 Квадрат Полибия

Во II веке до н. э. в Древней Греции был изобретён Квадрат Полибия. В нём буквы алфавита записывались в квадрат 5 на 5 (при использовании греческого алфавита одна ячейка оставалась пустой), после чего с помощью оптического телеграфа передавались номер строки и столбца, соответствующие символу исходного текста (на каждую букву приходилось два сигнала: число факелов обозначало разряд буквы по горизонтали и вертикали).

Некоторые исследователи полагают, что это можно рассматривать как первую систему, уменьшавшую (сжимавшую) исходный алфавит, и, в некотором смысле, как прообраз современной системы двоичной передачи данных.

3.6 Перестановка "Магический квадрат"

Магическими квадратами называются квадратные таблицы с вписанными в их клетки последовательными натуральными числами от 1, которые дают в сумме по каждому столбцу, каждой строке и каждой диагонали одно и то же число. Подобные квадраты широко применялись для вписывания шифруемого текста по приведенной в них нумерации. Если потом выписать содержимое таблицы по строкам, то получалась шифровка перестановкой букв. На первый взгляд кажется, будто магических квадратов очень мало. Тем не менее, их число очень быстро возрастает с увеличением размера квадрата. Так, существует лишь один магический квадрат размером 3 х 3, если не принимать во внимание его повороты. Магических квадратов 4 х 4 насчитывается уже 880, а число магических квадратов размером 5 х 5 около 250000. Поэтому магические квадраты больших размеров могли быть хорошей основой для надежной системы шифрования того времени, потому что ручной перебор всех вариантов ключа для этого шифра был немыслим.

В квадрат размером 4 на 4 вписывались числа от 1 до 16. Его магия состояла в том, что сумма чисел по строкам, столбцам и полным диагоналям равнялась одному и тому же числу -- 34. Впервые эти квадраты появились в Китае, где им и была приписана некоторая "магическая сила".

Шифрование по магическому квадрату производилось следующим образом. Например, требуется зашифровать фразу: "ПриезжаюCегодня.". Буквы этой фразы вписываются последовательно в квадрат согласно записанным в них числам: позиция буквы в предложении соответствует порядковому числу. В пустые клетки ставится точка. После этого шифрованный текст записывается в строку (считывание производится слева направо, построчно): .ирдзегюСжаоеянП

4. Шифры второго и третьего этапов развития криптографии