V tomto článku sa budeme zaoberať Vigenèrovou tabuľkou pre ruskú abecedu, konkrétne jej významom vo vývoji. Zoznámime sa s terminológiou, historickými faktami. Budeme študovať dešifrovanie a jeho metódy, ako aj mnohé ďalšie, čo nám v konečnom dôsledku umožní jasne definovať koncept Vigenèrovej tabuľky.
Úvod
Existuje koncept "šifrovania informácií" - je to určitý mechanizmus na interpretáciu informácií do inej formy, ktorú možno rozpoznať iba poznaním spôsobu, akým sú dešifrované.
Vigenèrova šifra je jednou z takýchto metód polyalfabetického šifrovania informácií vykonávaním zmien v doslovnom texte, ktorý je možné čítať len so znalosťou kľúčov. Táto polyalfabetická substitúcia nebola vynájdená naraz. Prvým vedcom, ktorý opísal túto metódu, bol J. Battista Bellaso. Urobil to na stránkach knihy La cifra del. Sig. v roku 1553 však bola metóda pomenovaná po B. Vigenère, diplomatovi z Francúzska. Jeho metodika je pomerne jednoduchá na pochopenie a implementáciu. Bežnému je tiež neprístupnánástroje na kryptoanalýzu.
Historické údaje
L. Alberti, známy odborník v oblasti architektúry a filozofie, v roku 1466 poskytol na nahliadnutie a vyhodnotenie traktát, ktorý obsahoval informácie o šifrovaní, bol poslaný do úradu pápeža. Informácie hovorili o rôznych spôsoboch vykonania tejto akcie. Konečný výsledok práce predstavil v metóde kódovania údajov, ktorú osobne vyvinul a ktorú nazval „šifra hodná kráľov“. Tento šifrovací mechanizmus bol polyalfabetická štruktúra, ktorá tvorila šifrovací disk. Vynález kníhtlače v Nemecku v roku 1518 dal nový priestor pre rozvoj kryptografie.
V roku 1553 bol urobený ďalší krok, ktorý umožnil rozvoj tejto oblasti ľudskej činnosti. To urobil J. Bellazo. Svoje dielo nazval „Šifra Signora Bellaso“. Tu bola ako kľúč použitá fráza alebo jedno slovo, ktoré slúžilo ako heslo. V budúcnosti tieto myšlienky pretavil Bellasov krajan, konkrétne J. B. Porta. Hlavnou zmenou bol návrh na opustenie štandardného abecedného poradia v prvom riadku tabuľky a teda prechod na poradie prevzaté z ľubovoľných tém, ktoré možno použiť ako kľúč potrebný na dešifrovanie. V súlade s lekciami kryptografie si riadky tabuliek zachovali rovnaké cyklické posuny. Kniha „O tajnej korešpondencii“, ktorú vydalo vydavateľstvo Porta, obsahovala informácie o bigramovej šifre.
Polovica 16. storočia,Taliansko. Tu sa objavilo knižné vydanie diela G. Cardana, ktorého cieľom je odrážať inovácie v kryptografických myšlienkach. Objavil sa napríklad koncept „Cardano mriežky“.
Po tom, čo sa Blaise zoznámil s dielami Bellaza, Cardana a iných mysliteľov, sa začal zaujímať aj o kryptografickú prácu. V budúcnosti vytvoril Vigenèrovu šifru. Ďalším jeho významným dielom bolo napísanie traktátu o šifrách. Autor sa v nej pokúsil načrtnúť základy kybernetickej kryptografie.
Recenzie o šifre
Vigenèrova tabuľka a metódy kódovania údajov, ktoré vyplynuli z jej používania, boli mimoriadne odolné voči praskaniu „ručného“typu. Matematik a spisovateľ L. Carroll udelil tomuto šifrovému systému titul „neprelomiteľný“, čo vyjadril v článku o „Abecednej šifre“uverejnenom v roku 1868
59 rokov neskôr jeden z amerických časopisov hovoril o Vigenèrovej metóde polyalfabetického šifrovania doslovného textu, rovnako ako predtým Carroll. V 19. storočí však bola vynájdená metóda Kasiska, ktorá umožnila tieto tvrdenia vyvrátiť prelomením šifrového systému.
Gilbert Vernam sa pokúsil vylepšiť prelomenú šifru, ale aj keď vzal do úvahy jej zlepšenie, zostal nestabilný voči kryptoanalýze. V budúcnosti sám Vernam skutočne vytvoril systém, ktorý sa nedá dekódovať.
Všeobecné informácie
Vigenèrova tabuľka pre anglickú abecedu mala mnoho rôznych foriem výkladuspôsoby prevádzky. Napríklad Caesarova šifra predpokladala prítomnosť abecedného posunu o určitý počet pozícií. Napríklad trojpísmenový posun by znamenal, že písmeno A by sa zmenilo na D a B na E. Šifra, ktorú vytvoril Vigenère, je vytvorená zo série po sebe idúcich Caesarových šifrovacích systémov. Tu môže mať akýkoľvek posun iný význam. Proces kódovania môže zahŕňať použitie špeciálnych abecedných tabuliek alebo Vigenèrových štvorcov (tabuľky). Pre latinku bolo vytvorených dvadsaťšesť znakov a každý nasledujúci riadok v nich bol posunutý o určitý počet pozícií. Symbol slova, ktoré slúži ako kľúč, určuje výber použitej abecedy.
Dešifrovanie
Pomocou Vigenèreho šifrovania sú všeobecné charakteristiky frekvencie opakovania znakov v zdroji „rozmazané“. Zostávajú však prvky, ktorých vzhľad v texte sa pravidelne reprodukuje. Hlavnou slabinou tohto kódovania je opakovanie kľúčov. To vám umožňuje vytvoriť proces kryptoanalýzy pozostávajúci z dvoch fáz:
- Určite dĺžku hesla. Robí sa to analýzou frekvencie distribúcie rôznych textových decimácií. Inými slovami, berú zdroj so šifrou, v ktorej je každé druhé písmeno súčasťou kódu, potom použijú tretie atď. ako kľúč.
- Používanie nástrojov na kryptoanalýzu, čo je celková sumaCaesarove šifry, ktoré sa dajú ľahko prelomiť tak, že ich zvážime oddelene od seba.
Dĺžka sa určuje pomocou testu Kasiska a Friedmana.
Kasiska Method
Prvým človekom, ktorý dokázal vyvinúť algoritmus na prelomenie Vigenèrovej šifrovacej metódy, bol C. Babbage. Ako podnet použil informácie získané počas výmeny listov s J. Thwaitesom, kde tvrdil, že je schopný vyvinúť nový systém kódovania. Charles Babbage dokázal opak svojho partnera, keď ho zredukoval na konkrétny prípad Vigenèrovho diela. Tweiss potom poradil Charlesovi, aby hackol zdroj. Dekódovanie textu v sebe ukrývalo slová básne A. Tennysona a kľúčovým slovom bolo meno jeho manželky Emily. Zverejnenie objavu sa neuskutočnilo na žiadosť samotného crackera. Rovnaký algoritmus objavil dôstojník pruskej armády Friedrich Wilhelm Kasiska, po ktorom je pomenovaný.
Nápad je založený na technike periodického toku kľúčov. Prirodzená forma jazyka obsahuje aj kombinácie písmen, ktoré sa môžu často opakovať a nazývajú sa bigramy a trigramy. Ich frekvencia opakovania umožňuje, aby sa objavila šanca, ktorá pomôže určiť dešifrovací kľúč. Vzdialenosť medzi opakovaním určitých štruktúr by mala zodpovedať mnohonásobnosti dĺžky sloganu. Výpočtom najdlhšieho celkového trvania každej takejto vzdialenosti možno získať pracovnú hypotézu pre dĺžku kľúča.
Kappa test
Ďalší spôsob dešifrovaniaVigenèrovu tabuľku a z nej vyplývajúce kódovanie možno považovať za test vytvorený V. Fridmanom. Táto metóda bola vyvinutá v roku 1920. Tu bol použitý koncept indexu zhody, ktorý mohol merať frekvenciu opakovania konkrétnych znakov, čo by umožnilo prelomiť šifrovací systém. S informáciou, že náhodne vybrané znaky sa môžu zhodovať so šancou približne 0,067 % (pre angličtinu), je možné určiť pravdepodobnosť ich zhody v texte. To vám umožní vytvoriť odhad dĺžky kľúča.
Frekvenčná analýza
Po určení veľkosti dĺžky kľúča môžete začať vkladať text do rôznych stĺpcov, v ktorých bude zodpovedať niektorému kľúčovému znaku. Všetky stĺpce sú tvorené vďaka pôvodnému textu, zakódovanému pomocou Caesarovej šifry. A kľúčom k tejto metóde kódovania je jedna rečová jednotka pre systém Vigenère. Pomocou nástrojov, ktoré umožňujú prelomiť Caesarove šifry, tak dokončíme dešifrovanie textu.
Vylepšená forma Kasiska testu, známa ako Kirchhoffova metóda, je založená na porovnaní výskytu frekvencií s určitými symbolmi v každom stĺpci. Vďaka nim sa porovnáva frekvencia opakovania postavy vo východiskových textoch. Ako používať Vigenèrovu tabuľku, keď poznáte všetky symboly kľúčov, je to jasné pre kryptoanalytika a nebude ťažké ju prečítať v konečnom procese dešifrovania. Prostriedky Kirchhoffovej metódy nie sú použiteľné v prípadoch, keď je daná mriežka písmen zakódovaná. To znamená, že existuje odchýlka od štandardnej postupnostipísmená v abecede. Je však dôležité vedieť, že test zhody je stále porovnateľný s metódou Kasiska, a preto ich možno použiť na určenie dĺžky kľúčov pre špeciálne prípady.
Variabilita
Systém abecedy môže byť založený na mnohých ďalších štvorcoch, ktorých je pomerne veľa a sú ľahko zapamätateľné. Použiteľné na rovnakej úrovni ako námestie Vigenère. Medzi známe analógie patrí námestie pomenované po admirálovi F. Bufordovi. Predstavuje riadky Vigenèrovej tabuľky, ale smeruje dozadu. Sir Francis Beaufort bol muž, ktorý vytvoril stupnicu na určenie rýchlosti veterných prúdov.
Zhrnutie
Príklad Vigenèrovho stola môžete vidieť na obrázku nižšie.
Vďaka všeobecným údajom o tejto metóde šifrovania, jej histórii, vývoji a vzťahu s rôznymi vedcami, metódam dešifrovania, výhodám a nevýhodám môžeme teraz jasne definovať tento pojem ako špeciálny spôsob transformácie informácií z jednej formy do druhej pomocou cieľom skryť pôvodné údaje pred určitým počtom osôb. Schopnosť kódovať správy bola dôležitou strategickou zložkou vo všetkých ľudských vojnách.
