Биграммный шифр Плейфейра

Биграммный шифр Плейфейра предназначен для шифрования сообщений парами букв (биграммами).

Основой этого шифра является таблица, имеющая структуру, аналогичную структуре шифрующей таблицы Трисемуса – ключом служит число строк и столбцов (размер таблицы) и ключевое слово.

Процесс шифрования начинается с этапа подготовки открытого текста, который должен соответствовать следующим требованиям:

1. Иметь четное число букв. В случае исходного сообщения нечетной длины необходимо добавлять незначимый символ (например, пробел или точку) в конец сообщения.
2. После разбиения на пары букв не должно быть биграмм, содержащих две одинаковые буквы. Повторяющиеся подряд две буквы встречаются довольно часто в любом языке, поэтому необходимо сделать так, чтобы они находились в разных биграммах, например,  в слове «ДИАГРАММА» при разделении на биграммы четвертая биграмма состоит из двух одинаковых букв «ММ» («ДИ  АГ  РА  ММ  А_»). Чтобы исправить данную ситуацию лучше всего добавить пробел в начало слова. Тогда идущие подряд буквы попадут в разные биграммы: «_Д  ИА  ГР  АМ  МА».

На заключительном этапе шифрования разделяют открытый текст на пары букв, которые  последовательно преобразуются с помощью шифрующей таблицы в биграммы  шифртекста по следующим правилам:

1. Если обе буквы биграммы исходного текста не лежат в одной строке или в одном столбце, тогда находят буквы в углах прямоугольника, определяемого данной парой букв. Первой буквой биграммы шифртекста становится буква, расположенная в той же строке, что и первая буква исходной биграммы, и в том же столбце, что и вторая буква открытого текста. Вторая буква биграммы шифртекста находится на пересечении строки, содержащей вторую букву, и столбца, содержащего первую букву открытого текста.
2. Если обе буквы биграммы открытого текста принадлежат одной строке таблицы, то первой и второй буквами биграммы шифртекста считаются буквы, лежащие справа, соответственно, от первой и второй букв биграммы открытого текста. При этом считается, что таблица циклически замкнута по строкам, то есть конец любой строки связан с ее началом. Поэтому если буквы биграммы расположены в одной строке и одна из них находится в последнем столбце таблицы, то для шифртекста берется буква из первого столбца этой строки.
3. Если обе буквы биграммы открытого текста принадлежат одному столбцу таблицы, то первой и второй буквами биграммы шифртекста считаются буквы, лежащие, соответственно, под первой и под второй буквами биграммы открытого текста. При этом считается, что таблица циклически замкнута по столбцам, то есть конец любого столбца замыкается на его начале. Поэтому если буквы биграммы расположены в одном столбце и одна из них находится в последней строке таблицы, то для шифртекста берется буква из первой строки этого столбца.

Пример 11. Зашифруем сообщение «ВО ВРЕМЯ ПЕРВОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ ИСПОЛЬЗОВАЛИСЬ БИГРАМ­МНЫЕ ШИФ­РЫ» биграммным шифром Плейфейра.

На этапе подготовки текста учитываем, что в исходном сообщении 61 символ (нечетное число) и одна из биграмм (51 и 52 символы) содержит одинаковые буквы «ММ». Чтобы увеличить число символов сообщения до четного числа и разделить повторяющиеся буквы по разным биграммам, добавим один пробел перед словом «ИСПОЛЬЗОВАЛИСЬ». Добавление пробела перед словом «БИГРАММНЫЕ» привело бы к ситуации, когда в одной биграмме находятся два пробела.

Разделив текст на биграммы, получим: «ВО», «_В», «РЕ», «МЯ», «_П», «ЕР», «ВО», «Й_», «МИ», «РО», «ВО», «Й_», «ВО», «ЙН», «Ы_», «_И», «СП», «ОЛ», «ЬЗ», «ОВ», «АЛ», «ИС», «Ь_», «БИ», «ГР», «АМ», «­МН», «ЫЕ», «_Ш», «ИФ», «­РЫ».

Так как структура полностью аналогична, для шифрования воспользуемся таблицей Трисемуса из примера 10, но дополним ее иллюстрацией шифрования методом Плейфейра (рис. 10). Для первой биграммы «ВО» используем первое правило шифрования. Она заменяется на биграмму шифртекста «ЖЛ». Далее, по тому же правилу «_В» заменяем на «ЮД».

Буквы биграммы «РЕ» лежат в одной строке, поэтому для шифрования используем второе правило и получаем биграмму шифртекста «ЕФ».

Биграмма «МЯ» по третьему правилу заменяется биграммой «ШФ» по третьему правилу, так как буквы «М» и «Я» находятся в одном столбце.

В результате шифрования исходного сообщения методом Плейфейра получим следующие биграммы шифртекста: «ЖЛ», «ЮД», «ЕФ», «ШФ», «ЬК», «ФЕ», «ЖЛ», «НЭ», «НЙ», «ТЙ», «ЖЛ», «НЭ», «ЖЛ», «ЛО», «Щ_», «ЬН», «ИУ», «СМ», «,А», «ЛЖ», «ВИ», «ИЙ», «Э.», «АЙ», «БФ», «ГИ», «НО», «ЧУ», «ЯЩ», «МП», «УЦ».

• Защита информации
• Шифр