Модель шифра маршрутной перестановки

Данный шифр относится к классу шифров перестановки и характеризуется простотой выполнения операций шифрования/расшифрования. Один из наиболее распространенных способов шифрования/расшифрования задается некоторым прямоугольником (таблицей) и соответствующим правилом его заполнения. Например, открытый текст записывается в таблицу по строкам, а шифртекст получается в результате выписывания столбцов соответствующей таблицы, или наоборот.

Пример 2.3. Рассмотрим пример на основе таблицы размера 8×5. Открытый текст записываем по строкам, считываем, но столбцам. Порядок записи отражен цифрами в таблице:

Шифртекст выписывается так: 1, 6, 11, 16, 21, 26, 31, 36, 2, 7, 12, 17, 22, 27, 32, 37, 3, 8, … и т. д.

Маршрутная перестановка на основе решетки Кардано

Для построения решетки Кардано исходный квадрат 2п х 2п делится на 4 квадрата размером п х п. В правом верхнем квадрате все ячейки нумеруются числами из множества {1,2,3,4}. Далее исходный квадрат поворачиваем на 90 градусов. В таком случае занумерованные клетки первого квадрата п х п будут налагаться на клетки второго квадрата такого же размера, находящегося в правом нижнем углу. Переносим номера первого квадрата на соответствующие клетки второго.

Аналогично производится дальнейший поворот исходного квадрата на очередные 90 градусов и перенос номеров в клетки квадрата в левом нижнем углу, а затем и в квадрат в левом верхнем углу. Делаем вырезы по следующему правилу: правый верхний квадрат — вырезы в клетках с номером 1, в правом нижнем — 2, в левом нижнем — 3, в левом верхнем — 4. Накладываем полученную решетку на лист и вписываем в вырезы буквы открытого текста. Затем переворачиваем решетку на 90 градусов и вписываем буквы в открывшиеся окошки. Повторяем так еще два раза.

Так как мы создавали решетку описанным выше способом, при поворотах окошки не попадут друг на друга и при этом весь квадрат 2п х 2п окажется заполненным. Расшифрование происходит с использованием такой же решетки. Длинные тексты шифруются блоками по 4п² знаков.

Пример 2.4. Решеткой Кардано размера 6×6 является таблица, ячейки которой заполнены следующими числами:

Данная таблица состоит из четырех квадратов размера 3×3, вырезы в которых делаются соответственно на цифрах 1, 2, 3 и 4. Места вырезов при повороте исходной решетки на 90, 180 и 270 градусов показаны ниже:

Упражнение 2.2.1. Расставьте соответствующие номера в незаполненные клетки приведенных выше таблиц.

Упражнение 2.2.2. Найдите открытый текст по шифртексту, который представляет собой заполненную таблицу Кардано из рассмотренного выше примера.