01 Substitution monoalphabétique

La substitution monoalphabétique désigne un chiffrement dans lequel chaque lettre ou groupe de lettres est remplacé par exactement une lettre, un groupe de lettres ou un caractère. Ainsi, il existe exactement un alphabet clé.

L’avantage ici est la simplicité du cryptage et du décryptage. L’inconvénient réside dans la possibilité d’analyse de fréquence et de décryptage “logique”. Plus le texte crypté est long, plus il est facile de deviner quelle lettre fréquente du texte crypté correspond probablement au E le plus couramment utilisé en allemand, par exemple. Les tableaux de fréquence des lettres et les outils disponibles sur Internet (Crypt-Online ou kas-bc.de ou pour télécharger le briseur de code) rendent la tâche très facile. Et plus un texte est structuré simplement, plus certains mots (nord, est, cache, chiffres écrits, point, degré), phrases ou parties de mots sont susceptibles d’apparaître, plus les chiffres monoalphabétiques sont faciles à déchiffrer, même par des profanes disposant d’une feuille de papier, d’un stylo et d’un peu de temps.

Chiffre César

Le premier utilisateur d’un “chiffre” monoalphabétique connu à ce jour est Jules César, qui a simplement décalé l’alphabet de trois chiffres. Le 3 correspond à la valeur de la lettre du C de César. Donc le A est devenu un C, le B est devenu un D, et le C est devenu un E. Le mot cryptologie devient donc le charabia : Nubswrorjlh.

Rot13, Rot5, RotX

Bien sûr, vous pouvez prendre n’importe quel autre des 25 décalages alphabétiques possibles. Ils sont généralement abrégés en RED pour rotation. En outre, des chiffres et des caractères spéciaux peuvent être ajoutés, auquel cas il est préférable de définir d’une manière ou d’une autre l’ordre sur lequel l’alphabet du texte en clair est basé. ROT5 uniquement avec des chiffres, cependant, est quelque chose que j’ai rencontré plus souvent lors de la mise en cache. Ainsi, 1 devient 6 ou, en miroir sur l’axe des 10, 1 devient 9, 2 devient 8, 3 devient 7,…

Il existe un très grand nombre de sites Web qui se chargent de déchiffrer manuellement ces codes de rotation pour vous. Il y en a même qui affichent les 25 possibilités de l’alphabet en un seul clic. Très utile si vous ne savez pas de combien de lettres l’alphabet a été décalé.

Un tel chiffre de décalage comme un chiffre de substitution monoalphabétique est doublement agréable pour celui qui veut le décrypter, car une fois que vous avez décrypté deux lettres avec certitude, vous obtenez les 24 autres immédiatement. Néanmoins, des siècles après César, elle était encore considérée comme suffisamment sûre et est toujours utilisée aujourd’hui. Cependant, dans une large mesure, ce n’est que pour rendre l’écrit illisible à première vue. Dans le cas de Geocaching-Hints avec le populaire ROT13 un louable “Entspoiler”.

Si vous voulez rendre le décryptage des substitutions monoalphabétiques au moins un peu plus difficile, vous feriez bien de supprimer les espaces et les signes de ponctuation révélateurs à partir desquels les débuts ou fins de mots ou de phrases typiques peuvent être devinés, et peut-être, afin de simuler une approche de cryptage plus difficile, de diviser la salade de lettres cryptées en jolis groupes de 5 lettres. Cela n’aide pas non plus contre les analyses de fréquence, mais au moins, cela perturbe le décrypteur pendant un court moment 😉

Atbasch

L’Atbasch est presque aussi simple qu’un chiffrement par décalage, l’alphabet étant ici symétriquement “inversé”. A devient Z, B devient Y, C devient X, etc. Atbash vient de l’hébreu, d’où son nom, qui se compose des deux premières (Aleph et Beth) et des deux dernières lettres (Taw et Shin) de l’alphabet hébreu.

Alphabets mélangés avec des mots-clés

Bien entendu, vous pouvez également utiliser tout autre brouillage de l’alphabet, qui présente alors l’avantage de ne pas être décrypté par simple décalage, mais implique un peu plus de travail de tête et de main ou de calcul. Étant donné que le décryptage de tels alphabets brouillés signifie toujours que le récepteur d’un tel message doit avoir connaissance de l’alphabet de cryptage, mais que celui-ci ne doit évidemment pas être livré (tout au plus par un autre moyen), il est évident d’utiliser des mots-clés pour générer l’alphabet secret. Cela fonctionne également pour les substitutions simples, monoalphabétiques. Par exemple, si vous décidez d’utiliser le mot clé SCHMIERBLOG, vous supprimez toutes les lettres en double (comme par hasard, il n’y en a pas dans SCHMIERBLOG) et vous les ajoutez au début de l’alphabet géométrique à générer. Les lettres qui restent dans l’alphabet normal, moins celles déjà utilisées avec SCHMIERBLOG, sont ajoutées à la fin.

Ainsi, l’alphabet normal ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ devient l’alphabet ambulant “Schmierblog” SCHMIERBLOGADFJKNPQTUVWXYZ.

Avec cet alphabet ambulant, le NINA devient maintenant un FLFS crypté.

Plus le mot-clé est long, mieux c’est, car moins de lettres doivent être “codées” avec elles-mêmes. Dans l’exemple du Schmierblog, toutes les lettres à partir du T restent elles-mêmes. Il n’est donc nullement inhabituel de retourner le dos de l’alphabet des clés, c’est-à-dire de remplir l’alphabet avec le Z après le mot clé (SCHMIERBLOG).

Au lieu de SCHMIERBLOGADFJKNPQTUVWXYZ
vous obtenez SCHMIERBLOGZYXWVUTQPNKJFDA

La substitution multiplicative

La substitution multiplicative est également une variante de la substitution monoalphabétique, dans laquelle l’alphabet est parcouru au lieu d’être simplement décalé. Ici, chaque lettre de l’alphabet du texte en clair se voit attribuer le nombre naturel correspondant en fonction de sa position dans l’alphabet (A=0, B=1,…). Si l’on multiplie la valeur de chaque lettre du texte en clair par un nombre librement choisi et que l’on remplace ce nombre par la lettre de l’alphabet (A=0, B=1,…), on obtient un nouvel alphabet chiffré.

Si je prends le 7 comme multiplicateur, j’obtiens l’alphabet ambulant suivant :

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
AHOVCJQXELSZGNUBIPWDKRYFMT

Lorsque le A de A=0, 0 multiplié par 7 = toujours 0, le A reste donc un A (avec la méthode de comptage A=0, ce sera toujours le cas).
Le B avec la valeur 1 multiplié par 7 donne le 7, qui correspond à la lettre valeur de H.
Le F avec la valeur 5 multiplié par 7 donne 35. Un peu trop pour l’alphabet de 26 caractères, nous calculons donc 35 modulo 26, ce qui donne un reste de 9, qui correspond à nouveau à J.

Playfair

Le cryptage Playfair fonctionne également avec un mot-clé. Pas une substitution monoalphabétique pure, mais une substitution “bigraphique, monoalphabétique”. Cela signifie que chaque paire de lettres du texte à crypter est remplacée par une autre paire de lettres. Pour ce faire, l’alphabet est placé dans une grille 5*5 (I=J, sinon ça ne rentre pas), le mot clé (nettoyé des lettres en double) est placé devant et rempli avec le reste de l’alphabet. Pour crypter, les lettres sont maintenant échangées dans ce carré selon deux règles :

  • Si les paires de lettres à crypter se trouvent sur une ligne ou une colonne, la lettre suivante (inférieure ou droite) est utilisée.
  • si les paires de lettres à crypter se trouvent sur des lignes ou des colonnes différentes, on utilise la lettre qui se trouve sur la même ligne mais dans la colonne de l’autre lettre du texte en clair.

Donc si jamais vous tombez sur un code comme celui-ci :
UE QP XY XK KE EN BC RV HL, tentez votre chance avec ce carré ou sur un site comme Crypt-Tool.

Le mot clé utilisé est la cryptographie.

Mais même le cryptage Playfair, qui est déjà plus difficile qu’une simple méthode monoalphabétique, reste relativement facile à craquer ; après tout, les mêmes paires de lettres sont toujours cryptées par les mêmes lettres de chiffrement.

Le disque de code d’Alberti

On savait déjà, il y a environ 400 ans, que les données cryptées de manière monoalphabétique pouvaient être facilement décryptées. M. Alberti a donc eu l’idée raisonnable d’utiliser plusieurs alphabets clés au lieu d’un seul et de passer de l’un à l’autre après un certain nombre de lettres ou de mots. Cela ne rend pas une analyse de fréquence impossible mais, comme il faut d’abord la clé pour le changement d’alphabet, au moins plus difficile. Et pour que l’on puisse effectuer ce changement d’alphabet rapidement, il y avait un disque de chiffrement pratique de sa part. Le fait que la “reine” des machines à chiffrer, Enigma, fonctionne exactement selon ce principe montre à quel point M. Alberti a eu raison de changer l’alphabet. Cependant, il change même l’alphabet de la clé après chaque lettre.