Двойной шифр Плейфера

До и во время войны 1914-18 гг. система Плейфера использовалась англичанами для шифрования некоторой части своей военной переписки, а немцы весьма успешно читали их сообщения. Во время Второй мировой войны германское командование, зная о слабостях обычной системы Плейфера, до осени 1944 года применяло двойной шифр Плейфера для шифрования сообщений средней степени секретности, после чего он был заменен на шифр решетки (см. главу 7).

В двойной системе Плейфера используются два квадрата 55, записанные рядом, причем первая буква каждого диграфа открытого текста ищется в первом (левом) квадрате, а вторая буква этого диграфа - во втором (правом) квадрате. Соответствующие буквы шифрованного текста определяются по обычным правилам системы Плейфера, но буквы в углах прямоугольника заменяются на соответствующие буквы из тех же столбцов (вероятно, для облегчения использования). Это означает, что любая буква всегда заменяется буквой из того же самого квадрата. Поскольку буквы диграфа ищутся в разных квадратах, то они не могут стоять в одном и том же столбце, однако они могут оказаться в одной и той же строке. Порядок расположения алфавита в каждом квадрате был случайным и менялся каждые сутки в полночь. Чтобы сделать шифр более стойким, сообщение записывалось в виде строк фиксированной длины, а зашифрованию при этом подвергались вертикальные пары букв: например, если длина строки равнялась 17, то буквы шифруемого диграфа отстоят в открытом тексте на 17 позиций друг от друга. Буква X использовалась в качестве разделителя слов и, по необходимости, для дополнения текста до четной длины. Поскольку буквы открытого текста, составляющие диграфы, шифровались по двум разным квадратам, то не было необходимости вставлять буквы-пустышки между сдвоенными знаками. Эту систему иллюстрирует

Пример 5.7.

Используя квадраты системы Плейфера из таблицы 5.6,

Таблица 5.6

зашифруйте сообщение

OURXSITUATIONXISXDESPERATEXSENDXSUPPLIESXATXONCE

используя длину строки, равную 11 знакам.

Зашифрование

Поскольку сообщение состоит из 48 знаков, мы получим четыре строки по 11 знаков и две строки по 2 знака. Таким образом, зашифрованию подлежат 24 пары букв:

OURXSITUATI

ONXISXDESPE

RATEXSENDXS

UPPLIESXATX

ON

CE

Первая вертикальная пара - это OO. Эти буквы расположены в углах прямоугольника, и поэтому они заменяются, соответственно, буквами из своих столбцов: GP. Вторая вертикальная пара - UN; она заменяется на VO. Третья вертикальная пара - RX. Эти буквы стоят не в углах прямоугольника, поскольку обе они размещаются во второй строке (в своих квадратах). Поэтому каждая из них заменяется на букву справа от нее; в шифрованном тексте получается диграф BU.

Продолжая в том же духе, получаем шифрованный текст в формате 11‑символьной строки:

GVBIGBQPPWP

POUMFDXOYUD

BWWYIGURVAK

ZLUHMXKQYMU

SU

TQ

(Проверка предоставляется читателю в качестве упражнения.)

Полученное сообщение передается построчно, в виде пятизначных групп; последняя группа может быть (а может и не быть) дополнена случайными знаками до полной группы:

GVBIG BQPPW PPOUM FDXOY UDBWW YIGUR VAKZL

UHMXK QYMUS UTQ

Как видно из примера, такой способ шифрования оказывается довольно трудоемким. Германские шифровальщики часто допускали ошибки, иногда путали квадраты, после чего следовали запросы на повторение сообщения. Это очень помогало криптоаналитикам. Кроме того, сообщения содержали большое количество стандартных фраз. Поэтому они регулярно дешифровывались (подробнее см. [5.4]).