В подобных шифрах каждая из букв в открытом тексте подменивается какой-то другой буквой или символом, причем порядок самих букв при этом не меняется.
Замена может быть как однозначной (в шифрах простой замены, где каждой букве соответствует лишь один символ), так и многозначной (в шифрах многоалфавитной замены, где каждой букве соответствуют несколько символов); как однобуквенной (поочередная замена буквы на букву), так и многобуквенной (системы с зашифровыванием одновременно двух и более букв).
Шифры простой замены легко дешифруются при длительности текста не менее двух-трех алфавитов путем анализа частот встречаемости букв и через знание типичных сдвоенных знаков, сочетаний и окончаний.
Шифры со сдвигом алфавита на некоторое фиксированное число букв ("шифр Цезаря") читаются предельно просто, используя, к примеру, метод полосок, на каждой из которых нанесен стандартный алфавит. Полоски здесь прикладывают друг к другу так, чтобы вышло слово из криптограммы, после чего двигаясь вдоль них находят осмысленное прочтение, определяя таким образом величину намеренного сдвига.
На практике имеет смысл использовать многоалфавитное шифрование с так называемым "текучим" алфавитом, задействуя какую-либо книгу, или микрокалькулятор (МК).
*а) При шифровании с применением книги обычно действуют следующим образом*:
- берется экземпляр определенной книги и раскрывается на ключевой странице (подобный ключ может привязываться к дате, суммируемой с неким числом, указываться где-нибудь в шифровке либо передаваться другим путем);
- идут расчеты с отметкой номера строчки и номера требуемой буквы в этой строке (каждая буква таким образом кодируется вечно меняющимся четырехзначным числом, учитывая ноль у однозначных);
- полученные числа группируются в пятерки;
- для некоторого усложнения шифра можно начинать считать не с первой, а совсем с другой (обговоренной, разумеется...) строки;
- для облегчения нахождения строк используют бумажную полоску, прикладываемую вертикально к левому краю листа с проставленной в ней нумерацией всех строчек.
*б) Использование при шифровании микрокалькулятора* основано на получении с его помощью последовательности случайных чисел, тогда как процедура зашифровывания проводится по принципу системы одноразовых шифроблокнотов. Действуют здесь по стандарту так:
- открытый текст выписывается в строку, и ниже каждой буквы помещается ее двузначный номер в порядке алфавита (А-01, Б-02, В-03 и т.д.);
- под цифровым эквивалентом последовательно записываются все знаки некоей случайной числовой последовательности, взятой из шифроблокнота либо полученной каким-то другим образом;
- числа из верхней (открытой) и нижней (случайной) последовательностей складываются по модулю 10 (т.е. без переноса единицы; скажем, 17+25=32);
- полученный сложением шифротекст стандартно разбивается на пятизнаковые группы;
- числа обычно не шифруются, а отделяются от буквенного текста каким-либо алфавитным значком (скажем, "/");
- для обретения нечитаемости уже использовавшийся кусок числопоследовательности ни в коем разе не задействуется вторично.
*При процедуре расшифровывания все операции проводятся в обратной очередности*:
- весь шифротекст расписывается на пары чисел;
- под ними тщательно выписываются все знаки ключевой числопоследовательности, аналогичной применявшейся при зашифровывании;
- из знаков шифротекста попарно вычитаются (по модулю 10) знаки случайной ключевой последовательности;
- полученные пары чисел переводятся в их буквенный эквивалент.
Для получения случайной (точнее сказать "псевдослучайной") последовательности посредством микрокалькулятора можно использовать различные приемы, вроде классических таких:
- берут какое-либо четырехзначное число (скажем, 5997), возводят его микрокалькулятором в квадрат (35964009), а из полученного результата (35964009) выписывают средние цифры (9640), рассматривая их как случайные; теперь уже эти "случайные" возводят в квадрат и снова выделяют из полученного результата середину и т.д. (построенная так последовательность через десятки или сотни знаков - в зависимости от исходного числа - ключа - обычно повторяется, но при коротких текстах вполне может рассматриваться как случайная);
- используют МК с функцией генерирования псевдослучайной числовой последовательности (к примеру, "Электронику МК-61"...); в регистры калькулятора здесь вводят комбинацию каких-то восьмизначных чисел (это - ключ шифра!), после чего при нажимании нужной клавиши на индикаторе высвечиваются знаки долгопериодной псевдослучайной числовой последовательности.