التشفير الكلاسيكي

في التشفير الاستبدالي، يتم استبدال الحروف، أو مجموعات الحروف، بشكل منهجي في جميع أنحاء الرسالة بحروف أخرى، أو مجموعات من الحروف، أو رموز.

من الأمثلة المعروفة على التشفير بالاستبدال تشفير قيصر . لتشفير رسالة باستخدام تشفير قيصر، يُستبدل كل حرف من حروف الرسالة بالحرف الذي يليه بثلاثة مواضع في الأبجدية. فمثلاً، يُستبدل الحرف A بالحرف D، والحرف B بالحرف E، والحرف C بالحرف F، وهكذا. وأخيراً، يُستبدل الحرف X بالحرف A، والحرف Y بالحرف B، والحرف C بالحرف C. لذا، على سبيل المثال، تُشفّر كلمة "WIKIPEDIA" لتصبح "ZLNLSHGLD". قام قيصر بتدوير الأبجدية بمقدار ثلاثة أحرف، ولكن يمكن استخدام أي عدد من الأحرف.

تعتمد طريقة أخرى للتشفير الاستبدالي على كلمة مفتاحية. تُزال جميع المسافات والأحرف المكررة من كلمة أو عبارة، ثم يستخدمها المُشفِّر كبداية لأبجدية التشفير. أما نهاية أبجدية التشفير فهي بقية حروف الكلمة المفتاحية مرتبةً دون تكرارها. على سبيل المثال، إذا كانت الكلمة المفتاحية هي CIPHER، فستبدو أبجدية التشفير كالتالي:

كانت الأمثلة السابقة جميعها أمثلة على تشفير الاستبدال أحادي الأبجدية، حيث يُستخدم أبجدية تشفير واحدة فقط. من الممكن أيضًا استخدام تشفير الاستبدال متعدد الأبجديات، حيث تُستخدم عدة أبجديات تشفير. يقوم المُشفِّر بإنشاء أبجديتين أو أكثر باستخدام أي تقنيات يختارها، ثم يُشفِّر رسالته، مُبدِّلًا الأبجدية المستخدمة مع كل حرف أو كلمة. هذا يجعل فك تشفير الرسالة أكثر صعوبة لأن على مُفكِّك الشفرة معرفة كلا الأبجديتين.

مثال آخر على شيفرة الاستبدال متعددة الأبجديات، والتي يصعب فك تشفيرها، هو مربع فيجنير ، وهو أسلوب تشفير مبتكر. يستخدم هذا المربع 26 أبجدية تشفير مختلفة لتشفير النصوص. كل أبجدية تشفير هي ببساطة إزاحة قيصرية أخرى لليمين للأبجدية الأصلية. هذا هو شكل مربع فيجنير:

 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTU VWXYZ BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUV WXYZA CDEFGHIJKLMNOPQRSTUVW XYZAB DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWX YZABC EFGHIJKLMNOPQRSTUVWXY ZABCD FGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ ABCDE GHIJKLMNOPQRSTUVWXYZA BCDEF HIJKLMNOPQRSTUVWXYZAB CDEFG IJKLMNOPQRSTUVWXYZABC DEFGH JKLMNOPQRSTUVWXYZABCD EFGHI KLMNOPQRSTUVWXYZABCDE FGHIJ LMNOPQRSTUVWXYZABCDEF GHIJK MNOPQRSTUVWXYZABCDEFG HIJKL NOPQRSTUVWXYZABCDEFGH IJKLM OPQRSTUVWXYZABCDEFGHI JKLMN PQRSTUVWXYZABCDEFGHIJ KLMNO QRSTUVWXYZABCDEFGHIJK LMNOP RSTUVWXYZABCDEFGHIJKL MNOPQ STUVWXYZABCDEFGHIJKLM NOPQR TUVWXYZABCDEFGHIJKLMN OPQRS UVWXYZABCDEFGHIJKLMNO PQRST VWXYZABCDEFGHIJKLMNOP QRSTU WXYZABCDEFGHIJKLMNOPQ RSTUV XYZABCDEFGHIJKLMNOPQR STUVW YZABCDEFGHIJKLMNOPQRS TUVWX ZABCDEFGHIJKLMNOPQRST UVWXY

لاستخدام مربع فيجنير لتشفير رسالة، يختار المشفر أولاً كلمة مفتاحية، ثم يكررها حتى يصبح طولها مساوياً لطول الرسالة المراد تشفيرها. فإذا كانت الكلمة المفتاحية هي LEMON ، فإن كل حرف من الكلمة المكررة يحدد الشفرة (الصف) المستخدمة لكل حرف من حروف الرسالة المراد تشفيرها. يستخدم أبجدية التشفير في الصف الثاني الحرف B للحرف A، والحرف C للحرف B، وهكذا. أي أن أبجدية التشفير هي 'B'. يُسمى كل أبجدية تشفير بالحرف الأول منها. على سبيل المثال، إذا كانت الكلمة المفتاحية هي LEMON والرسالة المراد تشفيرها هي ATTACKATDAWN ، فإن التشفير يكون كالتالي:

تعتمد بعض أنواع التشفير الاستبدالي على استخدام الأرقام بدلًا من الأحرف. ومن الأمثلة على ذلك التشفير العظيم ، حيث استُخدمت الأرقام لتمثيل المقاطع الصوتية. وهناك أيضًا نوع آخر من التشفير الاستبدالي يعتمد على أربعة أزواج مختلفة من الأرقام لتمثيل حرف واحد بناءً على كلمة مفتاحية.

بدلاً من الأرقام، يمكن استخدام الرموز لاستبدال الحروف أو المقاطع. ومن الأمثلة على ذلك أبجدية الأبراج ، حيث استُخدمت علامات الأبراج لتمثيل حروف مختلفة، فمثلاً، رمز الشمس يُمثل الحرف A، ورمز المشتري يُمثل الحرف B، ورمز زحل يُمثل الحرف C. كما يمكن استخدام النقاط أو الخطوط أو الشرطات، ومن الأمثلة على ذلك شفرة مورس ، التي لا تُعدّ شفرةً بالمعنى الحرفي، ولكنها تستخدم النقاط والشرطات كحروف. وتستخدم شفرة حظيرة الخنازير نظام شبكة من الخطوط والنقاط لتحديد رموز الحروف. وهناك طرق أخرى متنوعة تتضمن استبدال حروف الأبجدية برموز أو نقاط وشرطات.

في تشفير التبديل، تبقى الأحرف نفسها دون تغيير، لكن ترتيبها داخل الرسالة يُشوَّش وفقًا لنمط محدد. تُنفَّذ العديد من تشفيرات التبديل وفقًا لتصميم هندسي. من أبسط أنواع التشفير (والذي يسهل فكه أيضًا) كتابة كل كلمة معكوسة. على سبيل المثال، تُصبح عبارة "Hello my name is Alice." هي "olleH ym eman si ecilA". والسكيتال هو جهاز يُساعد في تبديل الأساليب.

في التشفير العمودي، تُرتّب الرسالة الأصلية في مستطيل، من اليسار إلى اليمين ومن الأعلى إلى الأسفل. بعد ذلك، يُختار مفتاح ويُستخدم لتعيين رقم لكل عمود في المستطيل لتحديد ترتيب إعادة الترتيب. يُحدد الرقم المقابل للأحرف في المفتاح بموقعها في الأبجدية، أي أن A هو 1، وB هو 2، وC هو 3، وهكذا. على سبيل المثال، إذا كانت الكلمة المفتاحية هي CAT والرسالة هي THE SKY IS BLUE، فسيتم ترتيب الرسالة على النحو التالي:

 قطة 3 1 20 ال سماء ISB لو

بعد ذلك، تُؤخذ الأحرف بالترتيب العددي، وهكذا تُنقل الرسالة. يُؤخذ العمود الذي يلي الحرف A أولًا، ثم العمود الذي يلي الحرف C، ثم العمود الذي يلي الحرف T، ونتيجةً لذلك، تصبح الرسالة "السماء زرقاء" كالتالي: HKSUTSILEYBE

في طريقة التبديل في التشفير الصيني، تُكتب حروف الرسالة من اليمين إلى اليسار، ثم من أعلى إلى أسفل، ثم من أسفل إلى أعلى، لخلط الحروف. بعد ذلك، بدءًا من الصف الأول، تُؤخذ الحروف بالترتيب للحصول على النص المشفر الجديد . على سبيل المثال، إذا كانت الرسالة المراد تشفيرها هي "THE DOG RAN FAR"، فسيكون شكل التشفير الصيني كالتالي:

 RRGT AAOH FNDE

ثم يصبح النص المشفر كالتالي: RRGT AAOH FNDE

تتشابه العديد من خوارزميات التشفير التبديلية مع هذين المثالين، حيث تتضمن عادةً إعادة ترتيب الأحرف في صفوف أو أعمدة، ثم نقلها بطريقة منهجية. ومن الأمثلة الأخرى التشفير المتوازي الرأسي وتشفير التبديل المزدوج.

يمكن تشكيل خوارزميات أكثر تعقيدًا عن طريق مزج الاستبدال والتبديل في تشفير المنتج ؛ تتكرر تشفيرات الكتل الحديثة مثل DES من خلال عدة مراحل من الاستبدال والتبديل.

ببساطة، التشفير المُخفي، أو التشفير الصفري، هو أي تشفير يتضمن عددًا من الأحرف الصفرية، أو الأحرف المُضللة. قد يكون التشفير الصفري عبارة عن كلمات نصية عادية مع أحرف صفرية موضوعة في أماكن مُحددة، أو حتى رسالة نصية عادية مُقسّمة إلى مواضع مختلفة مع حرف صفري في نهاية كل كلمة. ^{[ 1 ] [ 2 ]} مع ذلك، فإن الرسالة التي تحتوي على حرفين صفريين فقط (على سبيل المثال، واحد في البداية وآخر في النهاية) لا تُعتبر تشفيرًا صفريًا.

على سبيل المثال، خلال الحرب الأهلية الإنجليزية، تلقى السير جون تريفانيان الملكي المساعدة في هروبه من قلعة بيوريتانية في كولشيستر من خلال هذه الرسالة: ^{[ 3 ]}

أيها السير جون الكريم، إن الأمل، وهو خير عزاء للمبتلين، لا أملك الكثير لأقدمه لك الآن، أخشى أن أعجز عن ذلك. كل ما أود قوله لك هو هذا: إن استطعت يومًا أن أوفيك ما أدين به لك، فلا تتردد في طلبه مني. ليس بوسعي فعل الكثير، ولكن ما أستطيع فعله، فكن على يقين تام بأنني سأفعله. أعلم أنه إن حلّت، وإن خاف منها عامة الناس، فلن تُخيفك، بل اعتبرتها شرفًا عظيمًا، أن تنال مثل هذا الجزاء على ولائك. أدعو الله أن يُجنّبك هذا الكأس المرّ. لا أخشى أن تتذمر من أي معاناة؛ فقط إن استطعت رفض طلباتك، فهذا من شيم الحكيم. أخبرني، إن استطعت، أن أفعل لك ما كنت ستفعله أنت. سيعود الجنرال يوم الأربعاء. ودع خادمك للقيادة.

الحرف الثالث بعد كل علامة ترقيم يكشف عن عبارة "لوحة في الطرف الشرقي من شرائح الكنيسة".

تُعدّ شيفرة النقطة أو الوخزة طريقة تشفير كلاسيكية شائعة، حيث تُوضع نقطة أو وخزة فوق أو تحت أحرف معينة في النص. ^{[ 4 ]} وقد ورد ذكرها مبكراً في كتاب إينياس تاكتيكوس " في الدفاع عن التحصينات". ^{[ 5 ]}