Шифрование текста с использованием шифра Цезаря

На протяжении всей многовековой истории человечества многих людей всегда интересовала возможность обмениваться сообщениями, содержащими какую-либо информацию. Поэтому с ранних веков люди постоянно придумывали разнообразные способы и средства, для того чтобы передавать и сохранять определенные сведения. При этом для отображения или фиксирования информации для её передачи и приема, а также для хранения данных люди с древних времен используют всевозможные системы условных обозначений, знаков, символов и сигналов. Главными требованиями, предъявляемыми к таким системам кодирования, является не только обеспечение возможности отображения, передачи и сохранения сведений, но и сравнительно легкое понимание смысла и содержания информации, которую несет тот или иной символ или знак [2].

Наиболее известным из древних шифров замены является шифр Цезаря, названный так в честь римского императора Гая Юлия Цезаря. Данный шифр один из самых изученных в сфере криптографии и является исключительно полезным, потому что иллюстрирует принципы модульной арифметики, одной из математических основ написания закодированных посланий [4].

Принцип сокрытия информации, использовавшийся в этом шифре, был очень простым. Каждая буква шифруемого послания заменялась другой буквой, которая в алфавите располагалась на определенном месте после буквы открытого текста. Получателю сообщения достаточно было знать, на какое количество позиций следует производить смещение букв для их замены. Исходя из приведенного описания, безошибочно можно определить, что шифр Цезаря относится к классу шифров замены.

Главной составляющей шифра Цезаря является ключ, который определяет выбор конкретного варианта преобразования для кодирования и декодирования из множества преобразований, составляющих шифр Цезаря [5].

Специалисты, до сих пор, расходятся во мнениях о том, из скольких позиций состоял шифр Цезаря. Некоторые ученые считают, что текст смещался на 4 позиции, другие же утверждают, что на 3 позиции относительно первоначальной буквы. Так же нет ответа на то, в какую именно сторону смещался алфавит [1].

Будем считать, что алфавит смещался на 3 позиции вправо, таблица шифра Цезаря для латинского алфавита будет выглядеть следующим образом:

Так, например, известная фраза Юлия Цезаря «Veni, vidi, vici» с ключом – 3 (вправо), будет иметь следующий вид:

YHQL, YLDL, YLFL.

В случае описанного шифра Цезаря, при перехвате послания, если дешифровщик знает лишь, какой алгоритм использовался, но не знает ключа, то ему потребуется перебрать все возможные варианты смещения, пока не получится послание, имеющее смысл [3].

Данный шифр Цезаря можно представить с помощью программы Maple. При запуске созданного Maplet высвечивается окно, которое включает в себя 3 формы с текстовыми полями и основные пользовательские кнопки управления.

Для того чтобы зашифровать текст необходимо ввести его в поле под названием «Исходная» и нажать кнопку «Зашифровать» (рис. 1). При нажатии кнопки происходит автоматическое заполнение двух пустых полей и на экран выводится сообщение, которое предлагает записать данный результат шифрования в новый файл. Если поле «Исходная» является пустым, то программа предлагает зашифровать текст из файла. Это удобно тогда, когда файл записан, но информация в нем не защищена.

Рисунок 1. Процесс шифрования информации

При дешифровании текста происходит автоматическое чтение из записанного файла. При нажатии кнопки «Дешифровать» происходит процесс заполнения всех полей дешифрованным текстом, который так же можно записать в файл (рис. 2).

Для того чтобы просмотреть файл, в который осуществлялась запись зашифрованного и дешифрованного сообщения, необходимо нажать кнопку «Открыть», которая выдаст на экран всю проделанную работу в данной программе.

Для выхода из программы необходимо нажать кнопку «Выйти».

Рисунок 2. Процесс дешифрования информации

На основе вот таких простых методов шифрования, как шифр Цезаря, развивалась наука криптография, создавая всё более сложные способы кодирования информации. Сегодня криптографические методы нашли широкое применение не только для защиты информации от несанкционированного доступа, но и в качестве основы многих новых информационных технологий.