Приложение E Шифр Плейфера

Шифр Плейфера стал известным благодаря Леону Плейферу, первому барону Плейферу из Сент-Эндрюса, однако придумал его сэр Чарльз Уитстон, один из первооткрывателей электрического телеграфа. Оба они жили неподалеку друг от друга, буквально через Хаммерсмитский мост, и нередко встречались, чтобы поделиться своими мыслями о криптографии.

В шифре каждая пара букв открытого текста заменяется другой парой букв. Чтобы зашифровать и передать сообщение, отправитель и получатель должны вначале условиться между собой о ключевом слове. К примеру, в качестве ключевого слова мы можем использовать имя Уитстона — CHARLES. Затем, перед тем как приступить к зашифровыванию, буквы алфавита, начиная с ключевого слова, вписываются в квадрат 5 x 5, при этом буквы I и J объединяются вместе:

Далее сообщение разбивается на пары букв, или диграфы. Во всех диграфах обе буквы должны быть различными. Для этого, как показано в следующем примере, в слове hammersmith между удвоенной буквой m вставляется дополнительная буква x. Кроме того, к концу предложения дописывается еще одна дополнительная буква x, чтобы вместо остающейся одиночной буквы также получался диграф:

Теперь можно приступать к зашифровыванию. Все диграфы относятся к одной из трех категорий: (а) обе буквы находятся в одной строке, (б) обе буквы находятся в одном столбце, (в) обе буквы находятся в разных строках и столбцах. Если обе буквы находятся в одной строке, то каждая из них заменяется соседней, стоящей справа от нее буквой; таким образом mi преобразуется в NK. Если одна из букв находится в конце строки, то она заменяется первой буквой строки; тем самым ni становится GK. Если обе буквы находятся в одном столбце, то каждая из них заменяется буквой, находящейся непосредственно под ней; так что вместо ge получается OG. Если одна из букв является нижней буквой столбца, то она заменяется верхней буквой столбца; таким образом ve заменяется на CG.

Если же буквы диграфа находятся в разных строках и столбцах, шифровальщик поступает по-другому. Чтобы зашифровать первую букву, двигайтесь вдоль строки, в которой находится первая буква, пока не достигнете столбца, в котором находится вторая буква; после чего замените первую букву буквой, находящейся на пересечении этой строки и столбца. Чтобы зашифровать вторую букву, двигайтесь вдоль строки, в которой находится вторая буква, пока не достигнете столбца, в котором находится первая буква; после чего замените вторую букву буквой, находящейся на пересечении этой строки и столбца. Таким образом, me станет GD, а et преобразуется в DO. Полностью зашифрованное сообщение примет вид:

Получатель, которому известно ключевое слово, может легко расшифровать шифртекст, просто выполняя ту же операцию в обратном порядке. К примеру, зашифрованные буквы, находящиеся в одной строке, расшифровываются путем замены их буквами, стоящими слева от них.

Плейфер был не только ученым, но и выдающимся общественным деятелем (вице-спикер палаты общин, министр почт и специальный уполномоченный по здравоохранению, который помог заложить современную основу санитарии), и его попросили поддержать идею Уитстона среди политических деятелей самого высокого ранга. Он впервые упомянул об этом на обеде в 1854 году перед принцем Альбертом и будущим премьер-министром лордом Пальмерстоном, а позднее представил Уитстона заместителю министра иностранных дел. К сожалению, заместитель министра посетовал, что эта система слишком сложна для использования в условиях сражения, на что Уитстон заявил, что смог бы научить этому способу мальчиков из ближайшей начальной школы за 15 минут. «Вполне возможно, что это и так, — ответил заместитель министра, — но вы никогда не сумеете научить этому никого из атташе».

Плейфер продолжал настаивать, и в конце концов британское военное министерство втайне приняло эту систему и, по-видимому, впервые использовало ее в англо-бурской войне. Хотя какое-то время она была эффективной, шифр Плейфера оказался далеко не неуязвимым. Его можно было атаковать, отыскивая в шифртексте чаще всего появляющиеся диграфы и предполагая, что они представляют собой чаще всего встречающиеся диграфы в английском языке: th, be, an, in, re, re, es.