Шифр Цезаря або шифр зсуву — симетричний моноалфавітний алгоритм шифрування, в якому кожна буква відкритого тексту заміняється на ту, що віддалена від неї в алфавіті на сталу кількість позицій. Римський імператор Юлій Цезар використовував для приватного листування шифр зсуву з ключем 3 — замість літери A підставляв D, замість B — E і так далі.
Як і будь-який моноалфавітний шифр, Цезарів вразливий до частотного криптоаналізу. Навіть легше зламати його простим перебором, бо кількість можливих ключів зовсім невелика — для українського алфавіту 32 варіанти. Метод Цезаря не надає майже ніякого криптографічного захисту, але він ліг в основу дещо складніших алгоритмів, наприклад шифру Віженера. Варіант шифру зсуву ROT13 використовується в англомовному сегменті інтернету для приховування спойлерів, розгадок головоломок тощо.
Принцип дії Принцип дії полягає в тому, щоб циклічно зсунути алфавіт, а ключ — це кількість літер, на які робиться зсув.
Якщо зіставити кожному символу алфавіту його порядковий номер (нумеруючи з 0), то шифрування і дешифрування можна виразити формулами:
де — порядковий номер символу відкритого тексту, — порядковий номер символу шифрованого тексту, — потужність алфавіту, а — ключ.
Можна помітити, що суперпозиція двох шифрувань на ключах і є просто шифруванням на ключі . Більш загально, множина шифруючих перетворень шифру Цезаря утворює групу .
Приклад Припустимо, що, використовуючи шифр Цезаря, з ключем, який дорівнює 3, необхідно зашифрувати словосполучення «ШИФР ЦЕЗАРЯ».
Для цього зрушимо алфавіт так, щоб він починався з четвертої букви (Г). Отже, беручи вихідний алфавіт
АБВГҐДЕЄЖЗИІЇЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЬЮЯ,
і зміщуючи всі літери вліво на 3, отримуємо відповідність: А Б В Г Ґ Д Е Є Ж З И І Ї Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ь Ю Я Г Ґ Д Е Є Ж З И І Ї Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ь Ю Я А Б В, де Г=А, Д=В, Е=Г, і т. д.
Використовуючи цю схему, відкритий текст «ШИФР ЦЕЗАРЯ» перетворюється на «ЮЙЧУ ЩЗЇГУВ». Для того, щоб одержувач повідомлення міг відновити вихідний текст, необхідно повідомити йому, що ключ — 3.
Криптоаналіз Шифр Цезаря має замало ключів — на одиницю менше, ніж літер в абетці. Тому його легко зламати перебором — пробувати усі можливі ключі, поки розшифрування не дасть впізнаваний відкритий текст.
Також зламати шифр Цезаря можна, як і звичайний підстановочний шифр, у зв'язку з тим, що частота появи кожної літери в шифртексті збігається з частотою появи у відкритому тексті. Якщо припустити, що частота появи літер у відкритому тексті приблизно відповідає середньостатистичній відносній частоті появи літер в текстах мови, якою написане повідомлення, тоді ключ знаходиться зіставленням перших декількох літер, що трапляються найчастіше у відкритому та зашифрованому текстах. Тобто за допомогою методу частотного криптоаналізу.
Див. також Атбаш Криптоаналіз
Примітки
Джерела
Посилання Деякі статистичні відомості сторінка на сайті «Весна», містить інформацію про середню частоту українських літер у текстах. Історія таємного письма — інтерактивна стаття про класичні методи шифрування