Блок 01 · Криптография

«Тайна вращающегося диска»

Диск Альберти

Первый шифровальный прибор Европы: два кольца с буквами, которые можно повернуть друг относительно друга.

Теория

Диск Альберти

Диск Альберти — шифровальный прибор, описанный Леоном Баттистой Альберти около 1467 года. Это два круга разного размера на общей оси: внешний неподвижный и внутренний подвижный. Каждый круг разделён на 24 ячейки.

Внешнее кольцо — открытый текст: 20 заглавных латинских букв (H, J, K, U, W, Y в итальянском алфавите нет) и цифры 1–4. Внутреннее кольцо — шифртекст: 24 строчные буквы в перемешанном порядке. Здесь диск показан в исходном положении: g под A.

История

Альберти был архитектором, музыкантом и математиком, а прибор придумал по заказу папской курии: в трактате De componendis cifris (около 1467 года) он описал диск как средство защиты дипломатической переписки. До него в Европе пользовались шифрами простой замены, которые арабские и итальянские учёные уже умели вскрывать по частоте букв. Идея поворачивать внутреннее кольцо посреди сообщения давала несколько алфавитов вместо одного и обесценивала такой подсчёт, поэтому Альберти часто называют отцом западной криптографии. Его принцип развивали дальше: у Джованни Порты и Блеза де Виженера сменой алфавита управляет ключевое слово, а в XX веке те же вращающиеся кольца стали роторами шифровальных машин вроде «Энигмы».

Как работает

Договариваемся о положении диска: какая строчная буква внутреннего кольца встаёт под какую заглавную внешнего. Это и есть ключ.
Шифрование: находим букву текста на внешнем кольце и выписываем строчную букву, стоящую под ней.
Расшифровка — наоборот: находим букву шифртекста на внутреннем кольце и читаем заглавную над ней.

alberti.example

Ключ: буква g внутреннего кольца стоит под буквой A

Внешнее:  A  B  C  D  E  F  G  I ...
Внутр.:   g  a  z  e  n  b  o  s ...

Текст:  C E N A
Шифр:   z n h g   ← C→z, E→n, N→h, A→g

Кольца диска — русский вариант

внешний текст	А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	З	И	Й	К	Л	М	Н	О	П	Р	С	Т	У	Ф	Х	Ц	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь	Э	Ю	Я
внутренний шифр	в	з	г	е	л	н	ю	п	ф	с	э	и	ъ	м	к	ы	а	ж	ч	я	х	д	ш	б	щ	ц	о	т	ь	р	й	у

Адаптированный диск на 32 ячейки: внешнее кольцо — русский алфавит без Ё, внутреннее — те же буквы в перемешанном порядке. Положение задаётся так же: «в под А» — исходное.

Важно. Если диск не поворачивать в процессе, шифр остаётся одноалфавитным — его можно взломать частотным анализом. Сила прибора Альберти в том, что диск можно повернуть посреди сообщения; цифры 1–4 как раз служили сигналом смены положения.

Практикум

Практика

Практическое задание

Диск не поворачиваем: он стоит в исходном положении, как на схеме выше. Читай по кольцам: находишь строчную букву на внутреннем кольце и выписываешь заглавную над ней. Пробелы сохранены.

Задание 1 · Латинский диск

Работай по таблице латинских колец. Ответ — фраза из двух слов на английском.

Вариант А

Положение диска: g под A — как на схеме выше.
Расшифруй: xnzink bsfn

Вариант Б

Положение диска: g под A — как на схеме выше.
Расшифруй: egkg sx xgbn

Задание 2 · Русский диск

Работай по таблице русских колец на 32 ячейки. Ответ — фраза из двух слов.

Вариант А

Положение диска: в под А — исходное.
Расшифруй: ЫВАКИЬ МВСЛНМ

Вариант Б

Положение диска: в под А — исходное.
Расшифруй: ЛКЖЧЯЫ ПВЭАТЧ