Veni, vidi, vici (пришел, увидел, победил). Юлий Цезарь Шифры
подстановки разрабатывались параллельно с перестановочным шифрованием. В
отличие от перестановочного шифрования, строгий шифр подстановки заменяет каждую букву или символ на какой-то другой. В отличие от
перестановочного шифрования, шифр подстановки основывается не только на
буквах, которые содержатся в сообщении. В перестановочном шифровании
буква меняет свое положение, но сохраняет свою роль; одна и та же литера
имеет одинаковое значение в исходном сообщении и в зашифрованном. В
шифре подстановки буквы сохраняют свои позиции, но меняют роли (одна и
та же буква или символ имеет в исходном сообщении одно значение, а в
зашифрованном — другое). Одним из первых известных алгоритмов шифра
подстановки был шифр Полибия, названный в честь греческого историка
Полибия (203–120 гг. до н. э.), который оставил нам его описание. Об
этом методе подробно рассказано в Приложении. Спустя
примерно 50 лет после появления шифра Полибия, в I в. до н. э., возник
другой шифр подстановки, известный под общим названием шифра Цезаря,
потому что именно Юлий Цезарь использовал его для секретной переписки со
своими генералами. Шифр Цезаря является одним из наиболее изученных в
криптографии, и он очень полезен тем, что иллюстрирует принципы
модульной арифметики, одной из математических основ кодированного
письма. Шифр
Цезаря заменяет каждую букву другой, находящейся в алфавите на
некоторое фиксированное число позиций правее. Как писал великий историк
Светоний в книге «Жизнь двенадцати цезарей», Юлий Цезарь использовал для
своей личной переписки следующий алгоритм подстановки: каждая буква
исходного сообщения сдвигалась по алфавиту на три позиции, а именно,
буква А заменялась на D, В — на Е, и так далее. Буква W превращалась в Z, а X, Y и Z возвращались к А, В и С. * * * ГАЙ ЮЛИЙ ЦЕЗАРЬ (100-44 гг. до н. э.) Цезарь
(на изображении справа) был военным и государственным деятелем,
диктатура которого положила конец Римской республике. После службы в
качестве магистрата в Дальней Испании он присоединился к двум другим
влиятельным людям того времени, Помпею и Крассу, образовав Первый
Триумвират, скрепленный браком Помпея с дочерью Цезаря, Юлией. Три
союзника разделили между собой Римскую империю: Красе получил восточные
провинции, Помпей остался в Риме, а Цезарь взял на себя военное
командование Цизальпийской Галлией и управление Трансальпийской Галлией.
В это время началась Галльская война. Она длилась восемь лет и
завершилась завоеванием римлянами галльских территорий. После этого
Цезарь со своей победоносной армией вернулся в столицу империи и
назначил себя единственным диктатором. * * * Кодирование
и декодирование зашифрованных таким образом сообщений может быть
осуществлено с помощью простого устройства, показанного ниже: Рассмотрим
теперь этот процесс подробнее. В таблице ниже мы видим изначальный
алфавит из 26 букв и алфавит, преобразованный шифром Цезаря, где каждая
буква сдвинута на три позиции вправо (верхний ряд — алфавит открытого
сообщения, а нижний — шифроалфавит).  Когда
два алфавита, оригинальный (или алфавит открытого сообщения) и
шифроалфавит, расположены таким образом, шифрование любого сообщения
сводится к замене букв из первого алфавита буквами из второго. Ключ к
такому шифру получает название по букве, соответствующей зашифрованному
значению буквы А (первой буквы оригинального алфавита). В нашем случае это буква D.
Известное выражение AVE CAESAR («Радуйся, Цезарь») будет зашифровано
как DYH FDHVDU. Обратно, если зашифрованное сообщение выглядит как WUHH,
то расшифрованный текст будет TREE («Дерево»). В случае с только что
описанным шифром Цезаря криптоаналитик, который перехватил сообщение и
знает используемый алгоритм, но не знает ключ к шифру, должен будет
перебрать все возможные сдвиги алфавита, пока не найдет сообщение,
имеющее смысл. Для этого он должен будет, в худшем случае, попробовать
все возможные ключи или сдвиги. В алфавите, состоящем из n букв, существует n возможных сдвигов, то есть n ключей. * * * ШИФРЫ В ФИЛЬМАХ В классическом научно-фантастическом фильме режиссера Стэнли Кубрика по мотивам повести Артура Кларка
«Космическая одиссея 2001 года» (1968) наделенный сознанием
суперкомпьютер космического корабля HAL 9000 сходит с ума и пытается
убить человеческий экипаж. Теперь предположим, что слово HAL закодировано шифром Цезаря со сдвигом на одну позицию. Тогда буква Н соответствует букве I, А соответствует В, a L — букве М; другими словами, получается IBM,
в то время крупнейший в мире производитель компьютеров. О чем пытался
рассказать этот фильм: об опасностях искусственного интеллекта или об
угрозах бесконтрольной коммерческой монополии? Или это просто
совпадение? Всевидящий глаз компьютера HAL 9000 из фильма «Космическая одиссея 2001 года» | 
