Chiffre Chaocipher

Le chiffrement Chaocipher est un système de chiffrement par substitution polyalphabétique dynamique inventé en 1918 par John F. Byrne. Il repose sur deux alphabets circulaires (souvent représentés comme des disques) qui évoluent après le traitement de chaque lettre.

À chaque étape, une lettre du texte clair est associée à une lettre du texte chiffré selon la position relative des deux alphabets. Ensuite, ces alphabets sont modifiés par une permutation spécifique. Ce mécanisme rend la correspondance entre lettres différente à chaque itération, introduisant un comportement quasi chaotique dans le chiffrement.

Le chiffrement Chaocipher utilise 2 disques rotatifs sur lequel est inscrit un alphabet modifiable (originellement les 26 lettres de A à Z dans un alphabet désordonné).

Les disques sont identiques et reliés par un engrenage (ratio 1:1), si bien que si l'un tourne dans le sens des aiguilles d'une montre alors l'autre tourne dans la direction opposée.

La position 1 dans chaque alphabet disque est appelée zenith et la position opposée sur le disque, ici 14, est appelée nadir.

Le chiffrement de chaque lettre passe par 3 étapes :

Première étape : lire la lettre chiffrée correspondant à la lettre clair (au point d'intersection des disques)

Deuxième étape : réaliser une permutation spéciale du disque de GAUCHE. Cette opération est composée de 4 actions :

1. Réaliser une rotation de l'alphabet de manière à positionner la lettre chiffrée au zénith (position 1)

2. Extraire la lettre se trouvant en position zenith+1 (à la droite du zénith) et laisser l'emplacement vide

3. Décaler toutes les lettres à partir de la position zenith+2 jusqu'à nadir (zenith+13) inclus en les décalant vers la gauche

4. Insérer la lettre extraite à l'étape 2 à l'emplacement vide qui se trouve maintenant en position nadir (zenith+13)

Troisième étape : réaliser une permutation spéciale du disque de DROITE. Cette opération est composée de 4 actions :

1. Réaliser une rotation de l'alphabet de manière à positionner la lettre immédiatement à droite de la lettre claire au zénith (la lettre claire est en position zenith-1).

2. Extraire la lettre se trouvant en position zenith+2 et laisser l'emplacement vide.

3. Décaler toutes les lettres à partir de la position zenith+3 jusqu'à nadir (zenith+13) inclus en les décalant vers la gauche

4. Insérer la lettre extraite à l'étape 3 à l'emplacement vide qui se trouve maintenant en position nadir (zenith+13).

A l'issue de toutes ces étapes, le résultat est le message chiffré.

Le déchiffrement avec Chaocipher suit exactement les mêmes étapes que le chiffrement.

La seule différence est la lecture initiale : il faut repérer la lettre chiffrée sur le disque GAUCHE et lire la lettre correspondante sur le disque DROITE.

Après chaque lettre, les deux alphabets sont modifiés avec les mêmes permutations que lors du chiffrement.

Le chiffrement Chaocipher est difficile à reconnaître car il ne laisse pas de signature statistique simple.

Comme il s'agit d'un chiffrement polyalphabétique dynamique, la distribution des lettres tend à se rapprocher d'une distribution uniforme.

L'indice de coïncidence est généralement faible.

Déchiffrer un message Chaocipher sans connaître les alphabets initiaux est extrêmement difficile.

Le système introduit une dépendance forte entre chaque lettre, ce qui empêche l'utilisation des méthodes classiques d'analyse fréquentielle. En théorie, une attaque est possible si l'utilisateur dispose d'un long texte, connaît la langue utilisée et peut tester un grand nombre d'hypothèses.

Il est possible de modifier la taille de l'alphabet (par exemple inclure des chiffres ou des symboles) ou d'adapter les règles de permutation (positions des extractions et insertions).

Le Chaocipher a été inventé en 1918 par John F. Byrne. Pendant plusieurs décennies, son fonctionnement est resté secret, Byrne affirmant qu'il était indéchiffrable.

L'algorithme n'a été révélé publiquement qu'en 2010, permettant enfin son analyse par la communauté scientifique. Chaocipher est décrit dans son livre Silent Years ici (lien affilié)