Основы шифрования: шифр Цезаря

Криптография — наука о шифровании для защиты информации. Шифрование — преобразование открытого текста по особому правилу в непонятный вид (шифртекст), а расшифровка — возвращение его к исходному. Чтобы правило шифрования не было постоянным, используется секретный ключ: прочитать текст может только тот, кто знает ключ.

Одним из древнейших шифров является шифр Цезаря, который римский полководец Юлий Цезарь применял в военных письмах. В нём каждая буква текста заменяется буквой, сдвинутой по алфавиту на заданное число позиций. Величина сдвига — ключ. Например, при ключе 3 буква A превращается в D, B — в E, а Z — в C, поэтому слово CAT превращается в FDW.

Для расшифровки буквы сдвигают в обратную сторону на то же число: если в слове FDW каждую букву вернуть на 3 позиции назад, получится CAT. В Python это можно записать с помощью функций ord() (код символа) и chr() (символ по коду): выражение chr((ord(ch) - 65 + key) % 26 + 65) сдвигает заглавную латинскую букву на key позиций. Операция % обеспечивает возврат из конца алфавита в начало.

Шифр Цезаря очень прост и легко взламывается: в латинском алфавите всего 25 ключей, и их можно перебрать. Кроме того, в языке одни буквы встречаются чаще других (в английском чаще всего E), поэтому с помощью частотного анализа шифр быстро вскрывается. Современные методы (AES, RSA) математически намного сложнее и применяются в банках и мессенджерах.

Главное

• Шифрование превращает открытый текст в шифртекст, расшифровка выполняет обратное.
• Ключ — секретное значение, необходимое для расшифровки.
• В шифре Цезаря каждая буква сдвигается по алфавиту на величину ключа.
• Шифр Цезаря прост и взламывается перебором или частотным анализом.