substitution_ciphers.tex

\subsubsection{Шифры замены}
\selectlanguage{russian}

В шифрах \emph{замены} символы одного алфавита заменяются символами другого путём обратимого преобразования. В последовательности открытого текста символы входного алфавита заменяются на символы выходного алфавита. Такие шифры применяются как в симметричных, так и в асимметричных криптосистемах. Если при преобразовании используются однозначные функции, то такие шифры называются \emph{однозначными} шифрами замены. Если используются многозначные функции, то шифры называются \emph{многозначными} шифрами замены (омофонами).

В \emph{омофоне}\index{омофон} символам входного алфавита ставятся в соответствие непересекающиеся подмножества символов выходного алфавита. Количество символов в каждом подмножестве замены пропорционально частоте встречаемости символа открытого текста. Таким образом, омофон создаёт равномерное распределение символов шифртекста, и прямой частотный криптоанализ невозможен. При шифровании омофонами символ входного алфавита заменяется на случайно выбранный символ из подмножества замены.

Шифры называются \emph{моноалфавитными}, когда для шифрования используется одно отображение входного алфавита в выходной алфавит. Если алфавиты на входе и выходе одинаковы, и их размеры (число символов) равны $D$, тогда $D!$ -- количество всевозможных моноалфавитных шифров замены такого типа.

\emph{Полиалфавитный} шифр задаётся множеством различных вариантов отображения входного алфавита на выходной алфавит. Шифры замены могут быть как потоковыми, так и блочными. Однозначный полиалфавитный потоковый шифр замены называется \emph{шифром гаммирования}\index{шифр!гаммирования}. Символом алфавита может быть, например, 256-битовое слово, а размер алфавита -- $2^{256}$ соответственно.