Παραδοσιακοί κρυπτογράφοι

p → 16, o → 15, i → 9, n → 14 και t → 20.

Απλή κρυπτογράφηση υποκατάστασης

Ο απλός κρυπτογραφικός κρυπτογράφος είναι ένας κρυπτογραφημένος που χρησιμοποιείται για πολλές εκατοντάδες χρόνια (μια εξαιρετική ιστορία δίνεται στο Simon Singhs ‘The Code Book’). Βασικά αποτελείται από την αντικατάσταση κάθε χαρακτήρα του κείμενο για διαφορετικό χαρακτήρα κρυπτογράφου. Διαφέρει από τον κρυπτογραφικό του Καίσαρα, καθώς το αλφάβητο του κρυπτογράφου δεν είναι απλώς το αλφάβητο που μετατοπίζεται, είναι εντελώς μπερδεμένο.

Ο απλός κρυπτογραφικός κρυπτογράφημα προσφέρει πολύ μικρή ασφάλεια επικοινωνίας και θα αποδειχθεί ότι μπορεί εύκολα να σπάσει ακόμη και με το χέρι, ειδικά καθώς τα μηνύματα γίνονται μεγαλύτερα (πάνω από αρκετές εκατοντάδες χαρακτήρες κρυπτογράφησης).

Παράδειγμα §

Ακολουθεί ένα γρήγορο παράδειγμα των βημάτων κρυπτογράφησης και αποκρυπτογράφησης που σχετίζονται με τον απλό κρυπτογραφικό κρυπτογράφημα. Το κείμενο που θα κρυπτογραφήσουμε είναι «υπερασπίσουμε το ανατολικό τοίχο του κάστρου».

Τα κλειδιά για τον απλό κρυπτογράφηση υποκαταστάσεων συνήθως αποτελούνται από 26 γράμματα (σε σύγκριση με τον μοναδικό αριθμό του Caeser Cipher). Ένα κλειδί παραδείγματος είναι:

Απλό αλφάβητο: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz αλφάβητο: phqgiumealnofdxjkrcvstzwb

Ένα παράδειγμα κρυπτογράφησης χρησιμοποιώντας το παραπάνω πλήκτρο:

Plaintext: υπερασπίστε το ανατολικό τοίχο του Castle Ciphertext: Giuifg CEI IPRC TPNN du CEI QPRCNI

Είναι εύκολο να δούμε πώς ο κάθε χαρακτήρας στο απλό κείμενο αντικαθίσταται με το αντίστοιχο γράμμα στο αλφάβητο κρυπτογράφησης. Η αποκρυπτογράφηση είναι εξίσου εύκολη, πηγαίνοντας από το αλφάβητο κρυπτογράφησης πίσω στο απλό αλφάβητο. Κατά τη δημιουργία πλήκτρων είναι δημοφιλές να χρησιμοποιήσετε μια λέξη κλειδί, e.σολ. ‘zebra’ για να το δημιουργήσει, αφού είναι πολύ πιο εύκολο να θυμηθείτε μια λέξη κλειδί σε σύγκριση με ένα τυχαίο jumble από 26 χαρακτήρες. Χρησιμοποιώντας τη λέξη -κλειδί «zebra», το κλειδί θα γίνει:

αλφάβητο κρυπτογράφησης: zebracdfghijklmnopqstuvwxy

Αυτό το κλειδί χρησιμοποιείται ταυτόχρονα με το παραπάνω παράδειγμα. Εάν η λέξη κλειδιού σας έχει επαναλάβει τους χαρακτήρες e.σολ. «Mammoth», προσέξτε να μην συμπεριλάβετε τους επαναλαμβανόμενους χαρακτήρες στο αλφάβητο Cipher.

Παράδειγμα JavaScript §

Άλλες υλοποιήσεις §

Για να ενσωματώσετε τα δικά σας μηνύματα στο Python, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη μονάδα Pycipher. Για να το εγκαταστήσετε, χρησιμοποιήστε PIP Εγκατάσταση Pycipher. Για να ενσωματώσετε μηνύματα με τον κρυπτογράφημα υποκατάστασης (ή άλλο κρυπτογράφημα, δείτε εδώ για τεκμηρίωση):

>>> από την εισαγωγή pycipher simplesubstitution >>> ss = simplesubstitution ('phqgiumelynofdxjkrcvstzwb') >>> ss.Encipher («υπερασπίστε το ανατολικό τοίχο του κάστρου») 'giuifgceiiprctpnnduceiqprcni' >>> ss.('giuifgceiiprctpnnduceiqprcni') 'DefendtheastWalloftheCastle'

Cryptanalysis §

Δείτε Cryptanalysis of the Cipher υποκατάστασης για έναν οδηγό για το πώς να σπάσει αυτόματα αυτό το κρυπτογράφημα.

Ο απλός κρυπτογραφικός κρυπτογράφος είναι αρκετά εύκολο να σπάσει. Παρόλο που ο αριθμός των κλειδιών είναι περίπου 2 88.4 (ένας πραγματικά μεγάλος αριθμός), υπάρχει πολλή απόλυση και άλλες στατιστικές ιδιότητες του αγγλικού κειμένου που καθιστούν αρκετά εύκολο να προσδιοριστούν ένα αρκετά καλό κλειδί. Το πρώτο βήμα είναι να υπολογιστεί η κατανομή συχνότητας των γραμμάτων στο κείμενο κρυπτογράφησης. Αυτό συνίσταται στην καταμέτρηση πόσες φορές εμφανίζεται κάθε γράμμα. Το φυσικό αγγλικό κείμενο έχει μια πολύ ξεχωριστή κατανομή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί βοηθώντας τους κωδικούς ρωγμών. Αυτή η κατανομή έχει ως εξής:

Αυτό σημαίνει ότι το γράμμα «e» είναι το πιο συνηθισμένο και εμφανίζεται σχεδόν το 13% του χρόνου, ενώ το «z» εμφανίζεται πολύ λιγότερο από το 1 τοις εκατό του χρόνου. Η εφαρμογή του απλού κρυπτογράφου υποκατάστασης δεν αλλάζει αυτές τις συχνές επιστολές, απλώς τους παραβιάζει λίγο (στο παραπάνω παράδειγμα, το «e» είναι ενσωματωμένο ως «εγώ», που σημαίνει «εγώ» θα είμαι ο πιο συνηθισμένος χαρακτήρας στον κρυπτογράφημα κείμενο). Ένας Cryptanalyst πρέπει να βρει το κλειδί που χρησιμοποιήθηκε για την κρυπτογράφηση του μηνύματος, πράγμα που σημαίνει εύρεση της χαρτογράφησης για κάθε χαρακτήρα. Για λογικά μεγάλα κομμάτια κειμένου (αρκετές εκατοντάδες χαρακτήρες), είναι δυνατό να αντικατασταθεί ο πιο συνηθισμένος χαρακτήρας κρυπτογράφου με το ‘e’, ​​ο δεύτερος πιο συνηθισμένος χαρακτήρας κρυπτογράφου με ‘t’ κλπ. Για κάθε χαρακτήρα (αντικαταστήστε σύμφωνα με τη σειρά της εικόνας στα δεξιά). Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα μια πολύ καλή προσέγγιση του αρχικού απλού κείμενο, αλλά μόνο για κομμάτια κειμένου με στατιστικές ιδιότητες κοντά σε αυτό για τα αγγλικά, τα οποία είναι εγγυημένα μόνο για μεγάλες εκτάσεις κειμένου.

Τα σύντομα κομμάτια κειμένου συχνά χρειάζονται περισσότερη εμπειρία για να σπάσουν. Εάν υπάρχει η αρχική στίξη στο μήνυμα, e.σολ. ‘giuifg cei iprc tpnn du cei qprcni’, τότε είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν οι ακόλουθοι κανόνες για να μαντέψουν μερικές από τις λέξεις, στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας αυτές τις πληροφορίες, μερικές από τις επιστολές στο αλφάβητο κρυπτογράφησης είναι γνωστά.

Λέξεις με ένα γράμμα	α, εγώ.
Συχνές λέξεις δύο γραμμάτων	, σε, σε, αυτό, είναι, είναι, όπως, έτσι, εμείς, αυτός, από, ή, σε, να κάνουμε, αν, εμένα, μου, up, a, go, όχι, εμείς, είμαι
Συχνές λέξεις τριών γραμμάτων	Το, και, για, είναι, αλλά όχι, εσείς, όλοι, οποιοδήποτε, μπορεί, είχε, ήταν, ήταν, μία, η δική μας, η μέρα μας, να πάρει, έχει, τον, τον, πώς, ο άνθρωπος, νέος, τώρα, τώρα, παλιά, βλέπε, δύο, τρόπος, ποιος, αγόρι, έκανε, το, άφησε, έβαλε, λένε, αυτή, επίσης, χρήση
Συχνές λέξεις τεσσάρων γραμμάτων	Αυτό, με, έχει, αυτό, θα σας, από, από, γνωρίζουν, θέλουν, ήταν, καλό, πολύ, μερικοί, χρόνος

* Οι πληροφορίες στον παραπάνω πίνακα δανείστηκαν από την ιστοσελίδα του Simon Singhs, http: // www.σιμόνι.net/the_black_chamber/hintsandtips.HTM

Συνήθως, αφαιρείται η στίξη σε κρυπτογράφημα και το κρυπτογράφημα τοποθετείται σε μπλοκ όπως το «giuif gceii prctp nnduc eiqpr cnizz», το οποίο εμποδίζει την εργασία από τα προηγούμενα κόλπα να εργάζονται. Υπάρχουν, ωστόσο, πολλά άλλα χαρακτηριστικά της αγγλικής γλώσσας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει μερικά άλλα γεγονότα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό του σωστού κλειδιού. Μόνο τα λίγα πιο συνηθισμένα παραδείγματα δίδονται για κάθε κανόνα.

Για πληροφορίες σχετικά με άλλες γλώσσες, ανατρέξτε στις συχνότητες επιστολών για διάφορες γλώσσες.

Πιο συχνές μεμονωμένες γράμματα	E t o n s h r d l u
Πιο συχνές digraphs	σε μια εκτέλεση σε σχέση
Πιο συχνές trigraphs	Η και η on on ion tio για nde έχει nce edt tis Oft sth άνδρες
Πιο συνηθισμένα διπλά	ss ee tt ff ll mm oo
Πιο συχνές αρχικές επιστολές	T o a w b c d s f m r h i y e g l n p u j k
Πιο συχνές τελικές επιστολές	E s t d n r y f l o g h a k m p u w

* Οι πληροφορίες στον παραπάνω πίνακα δανείστηκαν από την ιστοσελίδα του Simon Singhs, http: // www.σιμόνι.net/the_black_chamber/hintsandtips.HTM

Υπάρχουν περισσότερα κόλπα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν εκτός από αυτά που αναφέρονται εδώ, ίσως μια μέρα θα συμπεριληφθούν εδώ. Εν τω μεταξύ χρησιμοποιήστε την αγαπημένη σας μηχανή αναζήτησης για να βρείτε περισσότερες πληροφορίες.

Βιβλιογραφικές αναφορές §

• Η Wikipedia έχει μια καλή περιγραφή της διαδικασίας κρυπτογράφησης/αποκρυπτογράφησης, την ιστορία και την κρυπτοαναλύυση αυτού του αλγορίθμου
• Το “The Code Book” του Simon Singh είναι μια εξαιρετική εισαγωγή σε κρυπτογράφους και κωδικούς και περιλαμβάνει μια ενότητα για τους κρυπτογράφους υποκατάστασης.
• Singh, Simon (2000). Το βιβλίο κώδικα: Η επιστήμη της μυστικότητας από την αρχαία Αίγυπτο έως την κβαντική κρυπτογραφία . ISBN 0-385-49532-3.

Ο ιστότοπος του Simon Singh έχει μερικά καλά εργαλεία επίλυσης κρυπτογράφησης υποκατάστασης:

• http: // www.σιμόνι.net/the_black_chamber/συχνότηταAnalysis.HTML
• http: // www.σιμόνι.net/the_black_chamber/συχνοτή.HTM
• http: // www.σιμόνι.net/the_black_chamber/hintsandtips.HTM

Παραδοσιακοί κρυπτογράφοι

Στο δεύτερο κεφάλαιο, συζητήσαμε τα βασικά στοιχεία της σύγχρονης κρυπτογραφίας. Εξισορροπήσαμε την κρυπτογραφία με ένα εργαλείο όπου διάφορες κρυπτογραφικές τεχνικές θεωρούνται ως τα βασικά εργαλεία. Ένα από αυτά τα εργαλεία είναι η συμμετρική κρυπτογράφηση κλειδιών όπου το κλειδί που χρησιμοποιείται για την κρυπτογράφηση και την αποκρυπτογράφηση είναι το ίδιο.

Σε αυτό το κεφάλαιο, συζητούμε περαιτέρω αυτήν την τεχνική και τις εφαρμογές της για την ανάπτυξη διαφόρων κρυπτοσυστήματος.

Προηγούμενα κρυπτογραφικά συστήματα

Πριν προχωρήσετε περαιτέρω, πρέπει να γνωρίζετε κάποια γεγονότα σχετικά με τα ιστορικά κρυπτοσυστήματα –

• Όλα αυτά τα συστήματα είναι βασίζεται σε συμμετρική κρυπτογράφηση κλειδιών σχέδιο.
• Η μόνη υπηρεσία ασφαλείας που παρέχουν αυτά τα συστήματα είναι η εμπιστευτικότητα των πληροφοριών.
• Σε αντίθεση με τα σύγχρονα συστήματα που είναι ψηφιακά και αντιμετωπίζουν δεδομένα ως δυαδικούς αριθμούς, τα προηγούμενα συστήματα λειτουργούσαν στα αλφάβητα ως βασικό στοιχείο.

Αυτά τα προηγούμενα κρυπτογραφικά συστήματα αναφέρονται επίσης ως κρυπτογράφοι. Γενικά, ένας κρυπτογραφημένος είναι απλώς ένα σύνολο βημάτων (ένας αλγόριθμος) για την εκτέλεση τόσο κρυπτογράφησης, όσο και την αντίστοιχη αποκρυπτογράφηση.

Καίσαρας

Πρόκειται για ένα μονο-αλφαβητικό κρυπτογράφημα όπου κάθε γράμμα του απλού κείμενο αντικαθίσταται από μια άλλη επιστολή για να σχηματίσει το κρυπτογράφημα. Είναι μια απλούστερη μορφή σχήματος κρυπτογράφησης υποκατάστασης.

Αυτό το κρυπτοσυστήματα αναφέρεται γενικά ως το Μετατόπιση του κρυπτογράφου. Η ιδέα είναι να αντικατασταθεί κάθε αλφάβητο από ένα άλλο αλφάβητο που «μετατοπίζεται» με κάποιο σταθερό αριθμό μεταξύ 0 και 25.

Για αυτόν τον τύπο σχήματος, τόσο ο αποστολέας όσο και ο δέκτης συμφωνούν σε έναν «αριθμό μυστικής βάρδιας» για τη μετατόπιση του αλφαβήτου. Αυτός ο αριθμός που είναι μεταξύ 0 και 25 γίνεται το κλειδί της κρυπτογράφησης.

Το όνομα “Caesar Cipher” χρησιμοποιείται περιστασιακά για να περιγράψει τον κρυπτογραφικό μετατόπιση όταν χρησιμοποιείται η «μετατόπιση των τριών».

Διαδικασία μετατόπισης κρυπτογράφησης

• Προκειμένου να κρυπτογραφήσει ένα γράμμα απλού κειμένου, ο αποστολέας τοποθετεί τον συρόμενο κυβερνήτη κάτω από το πρώτο σετ γράμμα των κείμενο και το διαφεύγει προς το αριστερό από τον αριθμό των θέσεων της μυστικής μετατόπισης.
• Στη συνέχεια, το γράμμα του κρυπτογράφου κρυπτογραφείται στο γράμμα κρυπτογράφου στον συρόμενο κυβερνήτη κάτω. Το αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας απεικονίζεται στην ακόλουθη απεικόνιση για μια συμφωνημένη μετατόπιση τριών θέσεων. Σε αυτή την περίπτωση, το «tutorial» του απλού κείμενο είναι κρυπτογραφημένο στο κρυπτογράφημα «WXWRULDO». Εδώ είναι το αλφάβητο κρυπτογράφησης για μετατόπιση 3 –

• Κατά τη λήψη του κρυπτογράφου, ο δέκτης που γνωρίζει επίσης τη μυστική μετατόπιση, τοποθετεί τον συρόμενο κυβερνήτη του κάτω από το αλφάβητο κρυπτογράφησης και το ολισθαίνει προς τα δεξιά από τον συμφωνημένο αριθμό μετατόπισης, 3 σε αυτή την περίπτωση.
• Στη συνέχεια αντικαθιστά το γράμμα κρυπτογράφου από την επιστολή απλού κείμενο στον συρόμενο κυβερνήτη κάτω. Ως εκ τούτου, το κρυπτογράφημα ‘wxwruldo’ αποκρύπτεται στο ‘Tutorial’. Για να αποκρυπτογραφήσετε ένα μήνυμα που κωδικοποιείται με μετατόπιση 3, δημιουργήστε το αλφάβητο του κλάδου χρησιμοποιώντας μια μετατόπιση του ‘-3’ όπως φαίνεται παρακάτω-

Αξία ασφάλειας

Ο Cipher Caesar είναι Όχι ασφαλές Cryptosystem επειδή υπάρχουν μόνο 26 πιθανά κλειδιά για να δοκιμάσετε. Ένας εισβολέας μπορεί να πραγματοποιήσει μια εξαντλητική αναζήτηση κλειδιού με διαθέσιμους περιορισμένους υπολογιστικούς πόρους.

Απλή κρυπτογράφηση υποκατάστασης

Είναι μια βελτίωση στον κρυπτογραφικό Caesar. Αντί να μετατοπίζει τα αλφάβητα με κάποιο αριθμό, αυτό το σχήμα χρησιμοποιεί κάποια μετάθεση των γραμμάτων σε αλφάβητο.

Για παράδειγμα, α.ΣΙ…..Y.Ζ και Ζ.Y …… β.A είναι δύο προφανή μετάθεση όλων των γραμμάτων στο αλφάβητο. Η μετάθεση δεν είναι τίποτα άλλο από ένα μπερδεμένο σύνολο αλφαβήτων.

Με 26 γράμματα σε αλφάβητο, οι πιθανές μεταβολές είναι 26! (Factorial of 26) που είναι ίσο με 4×10 26 . Ο αποστολέας και ο δέκτης μπορούν να επιλέξουν οποιαδήποτε από αυτές τις πιθανές μεταβολές ως αλφάβητο κρυπτογράφησης. Αυτή η μετάθεση είναι το μυστικό κλειδί του σχεδίου.

Διαδικασία απλού κρυπτογράφου υποκατάστασης

• Γράψτε τα αλφάβητα A, B, C. Z στη φυσική σειρά.
• Ο αποστολέας και ο δέκτης αποφασίζουν για μια τυχαία επιλεγμένη μετάθεση των επιστολών του αλφαβήτου.
• Κάτω από τα φυσικά αλφάβητα της τάξης, γράψτε την επιλεγμένη μετάθεση των επιστολών του αλφαβήτου. Για κρυπτογράφηση, ο αποστολέας αντικαθιστά κάθε γράμματα πλάσματος αντικαθιστώντας την επιστολή μετατόπισης που βρίσκεται ακριβώς κάτω από αυτό στον πίνακα. Αυτή η διαδικασία εμφανίζεται στην παρακάτω εικόνα. Σε αυτό το παράδειγμα, η επιλεγμένη μετάθεση είναι k, d, g, . Ο. Το σημείο “σημείο” είναι κρυπτογραφημένο σε “MJBXZ”.

Εδώ είναι ένα μπερδεμένο αλφάβητο ciphertext, όπου η σειρά των γραμμάτων ciphertext είναι ένα κλειδί.

• Κατά τη λήψη του κρυπτογράφου, ο δέκτης, ο οποίος γνωρίζει επίσης την τυχαία επιλεγμένη μετάθεση, αντικαθιστά κάθε γράμμα κρυπτογράφου στην κάτω σειρά με το αντίστοιχο γράμμα πλάκας στην κορυφαία σειρά. Το κρυπτογράφημα ‘MJBXZ’ αποκρυπτογραφείται στο ‘Point’.

Αξία ασφάλειας

Το απλό κρυπτογραφικό κρυπτογράφημα είναι μια σημαντική βελτίωση σε σχέση. Ο πιθανός αριθμός κλειδιών είναι μεγάλος (26!) και ακόμη και τα σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα δεν είναι ακόμη αρκετά ισχυρά για να ξεκινήσουν άνετα μια βίαιη επίθεση δύναμης για να σπάσει το σύστημα. Ωστόσο, ο απλός κρυπτογραφημένος κρυπτογράφημα έχει ένα απλό σχέδιο και είναι επιρρεπής στο σχεδιασμό ελαττωμάτων, λένε ότι επιλέγοντας προφανή μετάθεση, αυτό το κρυπτοσυστήματα μπορεί εύκολα να σπάσει.

Μονοαλφητικός και πολυαλφητικός κρυπτογράφος

Ο μονοαλφητικός κρυπτογραφημένος είναι ένας κρυπτογραφικός κρυπτογράφηση στον οποίο για ένα δεδομένο κλειδί, το αλφάβητο κρυπτογράφησης για κάθε απλό αλφάβητο είναι σταθερό σε όλη τη διαδικασία κρυπτογράφησης. Για παράδειγμα, εάν το «a» είναι κρυπτογραφημένο ως «d», για οποιονδήποτε αριθμό εμφάνισης σε αυτό το απλό κείμενο, το «a» θα κρυπτογραφείται πάντα στο «d».

Όλοι οι κρυπτογράφοι υποκατάστασης που συζητήσαμε προηγουμένως σε αυτό το κεφάλαιο είναι μονοαλφαγοί. Αυτοί οι κρυπτογράφοι είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στην Cryptanalysis.

Ο Cipher Polyalphabetic είναι ένας κρυπτογραφικός κρυπτογράφος στον οποίο το αλφάβητο κρυπτογράφησης για το απλό αλφάβητο μπορεί να είναι διαφορετικό σε διαφορετικά μέρη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κρυπτογράφησης. Τα επόμενα δύο παραδείγματα, Το Playfair και το Vigenere Cipher είναι Ciphers Polyalphabetic.

Playfair Cipher

Σε αυτό το σχήμα, τα ζεύγη γραμμάτων είναι κρυπτογραφημένα, αντί για μεμονωμένα γράμματα όπως στην περίπτωση απλής κρυπτογραφίας υποκατάστασης.

Στο Playfair Cipher, δημιουργείται αρχικά ένας πίνακας κλειδιών. Ο πίνακας κλειδιών είναι ένα πλέγμα 5 × 5 αλφαβήτων που λειτουργεί ως το κλειδί για την κρυπτογράφηση του απλού κείμενο. Κάθε ένα από τα 25 αλφάβητα πρέπει να είναι μοναδικά και ένα γράμμα του αλφαβήτου (συνήθως J) παραλείπεται από το τραπέζι, καθώς χρειαζόμαστε μόνο 25 αλφάβητα αντί για 26. Εάν το απλό κείμενο περιέχει J, τότε αντικαθίσταται από το i.

Ο αποστολέας και ο δέκτης Deicide σε ένα συγκεκριμένο κλειδί, λένε «Tutorials». Σε έναν πίνακα κλειδιών, οι πρώτοι χαρακτήρες (που πηγαίνουν αριστερά προς τα δεξιά) στον πίνακα είναι η φράση, εξαιρουμένων των διπλών γραμμάτων. Το υπόλοιπο τραπέζι θα γεμίσει με τα υπόλοιπα γράμματα του αλφαβήτου, με φυσική σειρά. Ο πίνακας κλειδιών λειτουργεί για να είναι –

Διαδικασία του Playfair Cipher

• Πρώτον, ένα μήνυμα απλού κείμενο χωρίζεται σε ζεύγη δύο γραμμάτων (digraphs). Εάν υπάρχει ένας περίεργος αριθμός γραμμάτων, ένα z προστίθεται στο τελευταίο γράμμα. Ας πούμε ότι θέλουμε να κρυπτογραφήσουμε το μήνυμα “Απόκρυψη χρημάτων”. Θα γραφτεί ως – Γεια σου de mo ne yz
• Οι κανόνες κρυπτογράφησης είναι –
  • Εάν και τα δύο γράμματα είναι στην ίδια στήλη, πάρτε το γράμμα κάτω από κάθε μία (πηγαίνοντας πίσω στην κορυφή αν στο κάτω μέρος)

  Τ	U	Ο	R	Εγώ	‘H’ και ‘I’ βρίσκονται στην ίδια στήλη, επομένως λαμβάνουν επιστολή κάτω από αυτά για να αντικαταστήσουν. Γεια → qc
  ΕΝΑ	μεγάλο	μικρό	σι	ντο
  ρε	μι	φά	σολ	H
  κ	Μ	N	Π	Q
  V	W	Χ	Y	Z

  Τ	U	Ο	R	Εγώ	Οι “D” και “E” βρίσκονται στην ίδια σειρά, επομένως λαμβάνουν επιστολή στα δεξιά τους για να αντικαταστήσουν. De → EF
  ΕΝΑ	μεγάλο	μικρό	σι	ντο
  ρε	μι	φά	σολ	H
  κ	Μ	N	Π	Q
  V	W	Χ	Y	Z

  

• Εάν κανένας από τους προηγούμενους δύο κανόνες δεν είναι αληθινό, σχηματίζετε ένα ορθογώνιο με τα δύο γράμματα και πάρτε τα γράμματα στην οριζόντια αντίθετη γωνία του ορθογωνίου.

Χρησιμοποιώντας αυτούς τους κανόνες, θα ήταν το αποτέλεσμα της κρυπτογράφησης των «απόκρυψης χρημάτων» με το κλειδί των «μαθημάτων» –

Η αποκρυπτογράφηση του κρυπτογράφου Playfair είναι τόσο απλή όσο η ίδια διαδικασία αντίστροφα. Ο δέκτης έχει το ίδιο κλειδί και μπορεί να δημιουργήσει τον ίδιο πίνακα κλειδιών και στη συνέχεια να αποκρυπτογραφήσει τυχόν μηνύματα που έγιναν χρησιμοποιώντας αυτό το κλειδί.

Αξία ασφάλειας

Είναι επίσης ένας κρυπτογραφικός κρυπτογράφηση και είναι δύσκολο να σπάσει σε σύγκριση με τον απλό κρυπτογραφημένο κρυπτογράφημα. Όπως και στην περίπτωση του κρυπτογράφου υποκατάστασης, είναι δυνατή η Cryptanalysiss και στον κρυπτογράφημα Playfair, ωστόσο θα ήταν εναντίον 625 πιθανών ζευγών γραμμάτων (25×25 αλφάβητων) αντί για 26 διαφορετικά πιθανά αλφαβήτα.

Το Playfair Cipher χρησιμοποιήθηκε κυρίως για την προστασία σημαντικών, αλλά μη κρίσιμων μυστικών, καθώς είναι γρήγορο να χρησιμοποιηθεί και δεν απαιτεί ειδικό εξοπλισμό.

Κρυπτογραφημένος κρυπτογράφος

Αυτό το σχήμα κρυπτογράφησης χρησιμοποιεί μια συμβολοσειρά κειμένου (ας πούμε, μια λέξη) ως κλειδί, το οποίο στη συνέχεια χρησιμοποιείται για να κάνει μια σειρά από βάρδιες στο plaintext.

Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι το κλειδί είναι «σημείο». Κάθε αλφάβητο του κλειδιού μετατρέπεται στην αντίστοιχη αριθμητική τιμή του: σε αυτή την περίπτωση,

p → 16, o → 15, i → 9, n → 14 και t → 20.

Έτσι, το κλειδί είναι: 16 15 9 14 20.

Διαδικασία του κρυπτογράφου Vigenere

• Ο αποστολέας και ο δέκτης αποφασίζουν για ένα κλειδί. Πείτε το «σημείο» είναι το κλειδί. Η αριθμητική αναπαράσταση αυτού του κλειδιού είναι ’16 15 9 14 20 ‘.
• Ο αποστολέας θέλει να κρυπτογραφήσει το μήνυμα, να πείτε «επίθεση από τη Νοτιοανατολική». Θα κανονίσει το κείμενο και το αριθμητικό κλειδί ως εξής –

• Τώρα μετατοπίζει κάθε αλφάβητο πλάκας από τον αριθμό που γράφτηκε παρακάτω για να δημιουργήσει κρυπτογράφημα όπως φαίνεται παρακάτω –

• Εδώ, κάθε χαρακτήρας απλού κείμενο έχει μετατοπιστεί με διαφορετικό ποσό – και αυτό το ποσό καθορίζεται από το κλειδί. Το κλειδί πρέπει να είναι μικρότερο ή ίσο με το μέγεθος του μηνύματος.
• Για αποκρυπτογράφηση, ο δέκτης χρησιμοποιεί το ίδιο κλειδί και οι μετατοπίσεις έλαβαν κρυπτογράφημα σε αντίστροφη σειρά για να αποκτήσουν το απλό κείμενο.

Αξία ασφάλειας

Ο Vigenere Cipher σχεδιάστηκε με την μικροαλλαγές του τυπικού κρυπτογράφου του Καίσαρα για να μειώσει την αποτελεσματικότητα της κρυπτοαναλυτικής στο κρυπτογράφημα και να κάνει ένα κρυπτοσυστήματα πιο ανθεκτικό. Είναι σημαντικά πιο ασφαλές από ένα κανονικό κρυπτογραφικό καίσαρα.

Στην ιστορία, χρησιμοποιήθηκε τακτικά για την προστασία ευαίσθητων πολιτικών και στρατιωτικών πληροφοριών. Αναφέρεται ως το άθραυστο κρυπτογράφημα Λόγω της δυσκολίας που έθεσε στην Cryptanalysis.

Παραλλαγές του κρυπτογράφου Vigenere

Υπάρχουν δύο ειδικές περιπτώσεις κρυπτογραφίας Vigenere –

• Το μήκος λέξεων -κλειδιών είναι το ίδιο με το μήνυμα Plaintect. Αυτή η περίπτωση καλείται Κρυπτογράφημα. Είναι πιο ασφαλές από το τυπικό κρυπτογραφικό Vigenere.
• Ο κρυπτογραφικός κρυπτογράφος Vigenere γίνεται ένα κρυπτοφόρο με τέλεια μυστικότητα, η οποία ονομάζεται Εφάπαξ μαξιλάρι.

Εφάπαξ μαξιλάρι

Οι περιστάσεις είναι –

• Το μήκος της λέξης -κλειδιού είναι το ίδιο με το μήκος του απλού κείμενο.
• Η λέξη -κλειδί είναι μια τυχαία παραγόμενη σειρά αλφαβήτων.
• Η λέξη -κλειδί χρησιμοποιείται μόνο μία φορά.

Αξία ασφάλειας

Ας συγκρίνουμε τον κρυπτογραφικό μετατόπιση με ένα μαξιλάρι.

Μετατόπιση του κρυπτογράφου – εύκολο να σπάσει

Σε περίπτωση κρυπτογράφησης μετατόπισης, ολόκληρο το μήνυμα θα μπορούσε να έχει μετατοπιστεί μεταξύ 1 και 25. Αυτό είναι ένα πολύ μικρό μέγεθος και πολύ εύκολο να βρουστεί δύναμη. Ωστόσο, με κάθε χαρακτήρα που έχει τώρα τη δική του ατομική μετατόπιση μεταξύ 1 και 26, τα πιθανά κλειδιά αναπτύσσονται εκθετικά για το μήνυμα.

Μονό μαξιλάρι-αδύνατο να σπάσει

Ας πούμε, κρυπτογραφούμε το όνομα “σημείο” με ένα μαξιλάρι εφάπαξ. Είναι ένα κείμενο 5 γραμμάτων. Για να σπάσετε το κρυπτογράφημα με βίαιη δύναμη, πρέπει να δοκιμάσετε όλες τις δυνατότητες των κλειδιών και να διεξάγετε υπολογισμό για (26 x 26 x 26 x 26 x 26) = 26 5 = 11881376 φορές. Αυτό είναι για ένα μήνυμα με 5 αλφάβητα. Έτσι, για μεγαλύτερο μήνυμα, ο υπολογισμός αυξάνεται εκθετικά με κάθε πρόσθετο αλφάβητο. Αυτό καθιστά υπολογιστικά αδύνατο να σπάσει το κρυπτογράφημα με βίαιη δύναμη.

Μεταφορά κρυπτογράφου

Είναι ένας άλλος τύπος κρυπτογράφησης όπου η σειρά των αλφαβήτων στο απλό κείμενο αναδιαμορφώνεται για να δημιουργήσει το κρυπτογράφημα. Τα πραγματικά αλφάβητα του κλάδου δεν αντικατασταθούν.

Ένα παράδειγμα είναι ένας «απλός κρυπτογράφος μεταφοράς στήλης» όπου το τοπίο είναι γραμμένο οριζόντια με ένα συγκεκριμένο πλάτος αλφαβήτου. Στη συνέχεια, το κρυπτογράφημα διαβάζεται κατακόρυφα όπως φαίνεται.

Για παράδειγμα, το απλό κείμενο είναι “Το χρυσό άγαλμα είναι στο ενδέκατο σπήλαιο” και το μυστικό τυχαίο κλειδί που επιλέγει είναι “πέντε”. Ρυθμίζουμε αυτό το κείμενο οριζόντια στον πίνακα με αριθμό στήλης ίσο με την τιμή κλειδιού. Το προκύπτον κείμενο εμφανίζεται παρακάτω.

Το κρυπτογράφημα λαμβάνεται με στήλη ανάγνωσης κάθετα προς τα κάτω από την πρώτη στην τελευταία στήλη. Το κρυπτογράφημα είναι «gnuneaoseenvltiltedasehetivc».

Για να αποκρυπτογραφήσετε, ο δέκτης προετοιμάζει παρόμοιο πίνακα. Ο αριθμός των στηλών είναι ίσος με τον αριθμό κλειδιού. Ο αριθμός των σειρών επιτυγχάνεται με τη διαίρεση του αριθμού των συνολικών αλφαβήτων κρυπτογράφησης με βασική τιμή και στρογγυλοποίηση του πηλίκου στην επόμενη ακέραια τιμή.

Στη συνέχεια ο δέκτης γράφει το ληφθέν κρυπτογράφημα κατακόρυφα προς τα κάτω και από αριστερά προς τα δεξιά στήλη. Για να αποκτήσει το κείμενο, διαβάζει οριζόντια από αριστερά προς τα δεξιά και από πάνω προς τα κάτω σειρά.

Kickstart Η καριέρα σας

Πιστοποιήστε συμπληρώνοντας το μάθημα

Caesar Cipher στην κρυπτογραφία

(Φάση κρυπτογράφησης με μετατόπιση n)

(Φάση αποκρυπτογράφησης με μετατόπιση n)

Παραδείγματα:

Κείμενο : Abcdefghijklmnopqrstuvwxyz Βάρδια: 23 Κρυπτογράφημα: Xyzabcdefghijklmnopqrstuvw Κείμενο : Attleatonce Βάρδια: 4 Κρυπτογράφημα: Exxegoexsrgi

Πλεονεκτήματα:

• Εύκολο στην υλοποίηση και χρήση έτσι, καθιστώντας κατάλληλο για αρχάριους να μάθουν για την κρυπτογράφηση.
• Μπορεί να εφαρμοστεί φυσικά, όπως με ένα σύνολο περιστρεφόμενων δίσκων ή ένα σύνολο καρτών, γνωστή ως Scytale, το οποίο μπορεί να είναι χρήσιμο σε ορισμένες καταστάσεις.
• Απαιτεί μόνο ένα μικρό σύνολο προ-κοινόχρηστων πληροφοριών.
• Μπορεί να τροποποιηθεί εύκολα για να δημιουργηθεί μια πιο ασφαλής παραλλαγή, όπως με τη χρήση τιμών πολλαπλών μετατόπισης ή λέξεων -κλειδιών.

Μειονεκτήματα:

• Δεν είναι ασφαλές έναντι των σύγχρονων μεθόδων αποκρυπτογράφησης.
• Ευάλωτη σε επιθέσεις γνωστού πλαισίου, όπου ένας εισβολέας έχει πρόσβαση τόσο στις κρυπτογραφημένες όσο και στις μη κρυπτογραφημένες εκδόσεις των ίδιων μηνυμάτων.
• Ο μικρός αριθμός πιθανών κλειδιών σημαίνει ότι ένας εισβολέας μπορεί εύκολα να δοκιμάσει όλα τα πιθανά κλειδιά μέχρι να βρεθεί το σωστό, καθιστώντας το ευάλωτο σε μια βίαιη επίθεση δύναμης.
• Δεν είναι κατάλληλο για κρυπτογράφηση μεγάλου κειμένου, καθώς θα ήταν εύκολο να σπάσουμε.
• Δεν είναι κατάλληλο για ασφαλή επικοινωνία καθώς είναι εύκολα σπασμένη.
• Δεν παρέχει εμπιστευτικότητα, ακεραιότητα και αυθεντικότητα σε ένα μήνυμα.

Χαρακτηριστικά του Caesar Cipher:

1. Κοίπερ υποκατάστασης: Ο κρυπτογραφικός Caesar είναι ένας τύπος κρυπτογραφίας υποκατάστασης, όπου κάθε γράμμα στο κείμενο αντικαθίσταται από ένα γράμμα με κάποιο σταθερό αριθμό θέσεων κάτω από το αλφάβητο.
2. Σταθερό κλειδί: Ο Cipher Caesar χρησιμοποιεί ένα σταθερό κλειδί, το οποίο είναι ο αριθμός των θέσεων με τις οποίες μετατοπίζονται τα γράμματα. Αυτό το κλειδί είναι γνωστό τόσο στον αποστολέα όσο και στον δέκτη.
3. Συμμετρική κρυπτογράφηση: Ο κρυπτογραφημένος Caesar είναι μια συμμετρική τεχνική κρυπτογράφησης, που σημαίνει ότι το ίδιο κλειδί χρησιμοποιείται τόσο για κρυπτογράφηση όσο και για αποκρυπτογράφηση.
4. Limited Keyspace: Ο Cipher Caesar έχει ένα πολύ περιορισμένο πλήκτρο μόνο 26 πιθανών κλειδιών, καθώς υπάρχουν μόνο 26 γράμματα στο αγγλικό αλφάβητο.
5. Ευάλωτη σε επιθέσεις βίαιης δύναμης: Ο Κύπρος του Καίσαρα είναι ευάλωτος σε επιθέσεις βίαιης δύναμης, καθώς υπάρχουν μόνο 26 πιθανά κλειδιά για να δοκιμάσετε.
6. Εύκολο στην εφαρμογή: Ο Cipher Caesar είναι πολύ εύκολο να εφαρμοστεί και απαιτεί μόνο απλές αριθμητικές λειτουργίες, καθιστώντας την δημοφιλή επιλογή για απλές εργασίες κρυπτογράφησης.

Κανόνες για τον κρυπτογράφηση του Καίσαρα:

1. Επιλέξτε έναν αριθμό μεταξύ 1 και 25. Αυτή θα είναι η τιμή “μετατόπισης” σας.
2. Καταγράψτε τα γράμματα του αλφαβήτου με τη σειρά, από το Α έως το Ζ.
3. Μετακινήστε κάθε γράμμα του αλφαβήτου με τιμή “μετατόπισης”. Για παράδειγμα, εάν η τιμή μετατόπισης είναι 3, το Α θα γίνει D, B θα γίνει E, C θα γίνει F και ούτω καθεξής.
4. Κρυπτογραφήστε το μήνυμά σας αντικαθιστώντας κάθε γράμμα με το αντίστοιχο μετατοπισμένο γράμμα. Για παράδειγμα, εάν η τιμή μετατόπισης είναι 3, η λέξη “γεια” θα γίνει “khoor”.
5. Για να αποκρυπτογραφήσετε το μήνυμα, απλά αντιστρέψτε τη διαδικασία μετατοπίζοντας κάθε γράμμα πίσω με το ίδιο ποσό. Για παράδειγμα, εάν η τιμή μετατόπισης είναι 3, το κρυπτογραφημένο μήνυμα “khoor” θα γίνει “γεια”.

Αλγόριθμος για τον Caesar Cipher:
Εισαγωγή:

1. Επιλέξτε μια τιμή μετατόπισης μεταξύ 1 και 25.
2. Καταγράψτε το αλφάβητο με τάξη από το a έως το z.
3. Δημιουργήστε ένα νέο αλφάβητο μετατοπίζοντας κάθε γράμμα του αρχικού αλφαβήτου με την τιμή μετατόπισης. Για παράδειγμα, εάν η τιμή μετατόπισης είναι 3, το νέο αλφάβητο θα ήταν:
4. A b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
   D e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z a b c
5. Αντικαταστήστε κάθε γράμμα του μηνύματος με την αντίστοιχη επιστολή από το νέο αλφάβητο. Για παράδειγμα, εάν η τιμή μετατόπισης είναι 3, η λέξη “γεια” θα γίνει “khoor”.
6. Για να αποκρυπτογραφήσετε το μήνυμα, μετατοπίστε κάθε γράμμα πίσω με το ίδιο ποσό. Για παράδειγμα, εάν η τιμή μετατόπισης είναι 3, το κρυπτογραφημένο μήνυμα “khoor” θα γίνει “γεια”.

Διαδικασία:

• Διασχίστε το δεδομένο κείμενο ένας χαρακτήρας κάθε φορά .
• Για κάθε χαρακτήρα, μετασχηματίζετε τον συγκεκριμένο χαρακτήρα σύμφωνα με τον κανόνα, ανάλογα με το αν κρυπτογραφούμε ή αποκρυπτογραφούμε το κείμενο.
• Επιστρέψτε τη νέα συμβολοσειρά που δημιουργήθηκε.

Ένα πρόγραμμα που λαμβάνει ένα κείμενο (συμβολοσειρά) και τιμή μετατόπισης (ακέραιος) και επιστρέφει το κρυπτογραφημένο κείμενο.