Umjesto nasumičnog odabira liste
riječi ili slogova kao ekvivalente za šifre možemo postići visok nivo sigurnosti
i šifriranjem skupine slova i to skupine od dva ili tri slova. Ovaj nam način
tako u engleskoj abecedi daje mogućnost stvaranja nasumice odabrane liste sa
676 članova kombinacija za skupine od dva slova, čime smo dobili maksimalnu
moguću sigurnost za sustav sa dva slova. Giovanni Battista della Porta je tako
svakom paru znakova pridružio jedan simbol. On je koristio abecedu od 20 slova,
pa je imao 400 simbola. S obzirom na to da je po prvi put koristio dvoslovni
sistem, učinio je to na za današnje standarde pomalo nesofisticirani način.
Tako su simboli u stupcima njegove tablice grafički slični. To olakšava pronalaženje
pravog značenja onome tko zna šifru ali i odaje dio značenja onome koji ju ne
zna. Jedan od načina uklanjanja tog nedostatka je da slične simbole poredamo
po dijagonalama tablice, a slova abecede ispremještamo po rubovima.
Ovakav način poligrafskog šifriranja dovodi do stvaranja dosta velikih tablica
(25x25) koje je teško zapamtiti. Zato su osmišljene mnoge sistematske metode
za šifriranje više slova istovremeno. Jedna od najpoznatijih je "Fairplay".
Ona sadrži tablicu od 5x5 slova u kojoj su nasumce ispremještana slova engleske
abecede osim jednog za kojeg se ili koristi neka zamjena (q se zamjeni sa kw)
ili dva slova zamjenjujemo istim znakom ( npr. u v).
T X V H R
L K M U P
N Z O J E
C G W Y A
F B S D I
Zatim se par slova pretvara u šifrirani
tekst koristeći jedno od tri slijedeća pravila (bilo koje koje je primjenjivo
u dotičnom slučaju):
-Ako slova nisu niti u istom redu niti u istom stupcu zamjenjuju se sa slovima
koja su u redu ili stupcu i prvog i drugog slova. Tako TI postaje RF, a TW postaje
VC itd.
-Ukoliko su slova u istom stupcu zamjenjujemo ih sa slovima ispod njih gledajući kružno, odnosno ako je slovo na dnu stupca onda ga zamijenimo sa onim na vrhu stupca. Tako da par VW postaje MS , a par LF postaje NT.
T X V H R
L K M U P
N Z | J E
C G W Y A
F B S D I
-Ukoliko su slova u istom redu zamjenjujemo ih sa slovima sa njihova desne strane također gledajući kružno. Tako par TH postaje XR, a par NE postaje ZN.
T X---H R
L K M U P
N Z O J E
C G W Y A
F B S D I
Uzastopna slova nisu dozvoljena i
u njihovom slučaju mora sa koristiti null simbol da ih razdvaja npr. X.
Na bazi ovog sistema razvijeni su i sistemi sa dva odnosno četiri kvadrata.
Sistem sa četiri kvadrata je prikazan na donjoj slici.
Ovdje se u gornja dva kvadrata odabire
par slova, a u donja se dva pronalazi šifrirani par. Kod šifrarnika sa dva kvadrata
prvo slovo je u lijevom kvadratu, a njegova zamjena u desnom i obrnuto. Ako
se znakovi nalaze na međusobno recipročnim mjestima zamjenjuju se međusobno.
Ovi načini šifriranja dosta su se koristili u drugom svjetskom ratu, i to na
njemačkoj strani. Tako su za prijenos podataka za mornaricu koristili šifrarnik
sa dva kvadrata, s time da su tekst prvo serijalizirali, odnosno pretvorili
u serije od nekoliko znakova iste dužine. Taj postupak je po mnogima više štetan
nego koristan jer olakšava dešifriranje poruke. Također još jedan od korištenih
postupaka je dvostruko šifriranje sa dva kvadrata kako je nedavno objavljeno
u nekim tajnim dokumentima američke agencije za nacionalnu sigurnost NSA.
Frakcionacija iako moćna tehnika, najčešće je korištena u sistemima papira i
olovke i to zbog svoje kompliciranosti i sklonosti greškama. Sistemi koji zaista
jesu korišteni su ADFGX ili ADFGVX u prvom svjetskom ratu od strane njemačke
te VIC šifrarnik kojeg je koristio Reino Hayhanen dok je bio uključen u špijunskim
poslovima u SAD-u. Ovaj sistem je izmišljen u SSSR-u, a koristio ga je barem
od jedan od njihovih špijuna. Interesantan je jer unatoč svojoj jednostavnosti
(papir i olovka) pruža jako veliku sigurnost. U njemu je naime bila napisana
poruka koja je pronađena na mikrofilmu unutar probušenog novčića 1953. u SAD-u.
Njegovo objašnjenje pružio je Hayhaynen ubrzo nakon svog prebjega u SAD 1957.
Sam proces šifriranja počinjemo biranjem deset "nasumičnih" brojeva.
Agent mora zapamtiti šest brojeva (u formi datuma) i 20 slova (koja su početak
neke popularne pjesme) te mora izmisliti 5 brojeva za korištenje kao indikator
poruke. Uzmimo kao datum 7.4.1776. i kao indikator 77651. Prvo izvršimo oduzimanje
bez prenošenja između indikatora i prvih pet znamenki datuma:
zatim pretvorimo frazu od 20 slova u različite brojeve tako da ju rastavimo u dva dijela:
Iz broja kojeg smo dobili u prvom koraku (zbrajajući mu redom parove znamenki i stavljajući najdesniju znamenku rezultata na kraj broja, tzv. "lančano zbrajanje") dobijemo desetoznamenkasti broj koji dodamo prvom broju iz drugog koraka bez prenošenja:
Ovih deset brojeva se kodiraju pomoću koda kojeg dobijemo iz drugog dijela fraze:
Iz ovih deset brojeva se lančanim zbrajanjem dobiva 50 "nasumičnih" brojeva.
Zadnji red se koristi za dobivanje ključa transpozicije kojeg ćemo koristiti za formiranje tablice transpozicije.
Kad dobijemo tablicu možemo početi
sa šifriranjem. Prvo poruku serijaliziramo a zatim izvršimo zamjenu. Neka je
naša poruka:
"We are pleased to hear of your
success in establishing your false identity. You will be sent some money to
cover expenses within a month."
šifriranje poruke izgleda ovako:
Ovako dobijeni niz brojeva se i dalje obrađuje. Iz prethodno dobijenih 50 "nasumičnih" brojeva uzimamo dio za ključ za transpozicioniranje cijele poruke zapisane u numeričkom obliku. Nakon toga vršimo još jednu malo izmjenjenu verziju transpozicije, da bi na kraju došli do poruke oblika:
