Stůl Vigenère. Metoda polyalfabetického šifrování abecedního textu

V tomto článku budeme zvažovat tabulku Vigenère pro ruskou abecedu, a to její význam ve vývoji. Seznámíme se s terminologií, historickými fakty. Budeme studovat dekódování a jeho metody, stejně jako mnoho dalších věcí, které nám v konečném výsledku umožní jasně definovat koncept tabulky Vigenère.

Úvod

Existuje pojem "šifrování informací" - je to určitý mechanismus pro interpretaci informací do jiné formy, kterou lze naučit pouze tím, že známe, jak je dešifrována.

Vigenèrovy kódy jsou jednou z metod polyalfabetické metody šifrování informací provedením změn v abecedním textu, který lze číst pouze znalými klíči. Tato multi-abecední náhrada nebyla vynalezena najednou. První vědec, který popsal tuto metodu, byl J. Battista Bellazo. Udělal to na stránkách knihy La cifra del. Sig. v 1553, ale metoda byla pojmenována po B. Vigenère, diplomat z Francie. Jeho metodologie je poměrně jednoduchá v pochopení a provedení. A také je nepřístupný ke konvenčním prostředkům kryptoanalýzy.

Historická data

L. Alberti, známý odborník v oblasti architektury a filozofie, v roce 1466 poskytl kontrolu a hodnocení pojednání, který obsahoval informace o šifrování, a byl poslán do kanceláře papeže. Informace o různých způsobech provedení této akce byly vyprávěny. Konečný výsledek práce mu byl předán osobně vyvinutým způsobem kódování dat, který nazval "šifrou hodnou králů". Tento mechanismus šifrování byl multi-abecední struktura, která vytvořila šifrovací disk. Vynález tiskového zařízení v Německu v roce 1518 poskytl nový prostor pro vývoj kryptografie.

V roce 1553 byl podniknut další krok, který umožnil rozvoj této oblasti lidské činnosti. Toto se dopustilo J. Bellazo. Volal jeho práci "Signora Bellazo". Zde se jako klíč používá fráze nebo jedno slovo, které sloužilo jako heslo. V budoucnu se tyto nápady byly transformovány krajan Bellazo, jmenovitě John. B. Port. Hlavní změnou byl návrh nestandardní v abecedním pořadí v prvním řádku tabulky, a proto je přechod na pořadí, převzato z náhodných motivů, které mohou být použity jako klíčový potřebné k dešifrování. V souladu s lekcí kryptografie, budou tabulky řádek zachovat stejné cyklické změny. Kniha „Na soukromí korespondence“, vydané Porte, obsahuje informace o Bigram.

V polovině 16. století, Itálie. Zde bylo knižní vydání práce J. Cardana, zaměřené na odraz inovace v kryptografických myšlenkách. Například se objevil pojem "Cardano mřížka".

Poté, co se Blaise seznámil s prací Bellaze, Cardana a dalších myslitelů, začal se zajímat i o kryptografii. V budoucnu vytvořil šifru Vigenera. Další významnou prací bylo psaní pojednání o šifrách. V něm se autor snažil vysvětlit základy kybernetické kryptografie.

Tabulka Vigenere a způsoby kódování dat, která je odvozena od jeho použití, jsou extrémně odolné vůči praskání „manuální“ typu. Specialist matematika a spisovatele L. Carroll byl přidělen tento systém šifruje titul „nerozbitné“, který je vyjádřen v článku o „abecedním šifry“, publikoval v roce 1868

Po 59 letech jeden z amerických časopisů hovořil o metodě polyalfabetického šifrování abecedního textu, který vynalezl Vigenera, stejně jako Carroll dříve. Nicméně, v 19. století, byla vynalezena metoda Casiska, která umožnila vyvrátit tyto tvrzení rozbitím šifrovacího systému.

Gilbert Vernam se pokoušel zlepšit napadený kód, ale i při jeho vylepšení zůstal nestabilní kryptanalýzou. V budoucnu sám Vernam vytvořil systém, který nelze dekódovat.

Obecné informace

Tabulka Vigenera pro anglickou abecedu měla mnoho způsobů výkladu ve způsobech vykořisťování. Například šifra Caesara předpokládala existenci abecedního posunu na určitý počet pozic. Například posun tří písmen by znamenal, že písmeno A by se stalo D a B by se změnilo na E. Šifra vytvořená Visionerem je tvořena řadou po sobě jdoucích šifrovacích systémů Caesar. Zde může každá změna mít jinou hodnotu. Proces kódování může zahrnovat použití speciálních abecedních tabulek nebo čtverců (tabulek) Vigenère. Pro latinskou abecedu bylo vytvořeno dvacet šest znaků a jakýkoli další řádek v nich byl posunut na několik pozic. Symbol slova sloužícího jako klíč určuje volbu použité abecedy.

Dešifrování

S pomocí šifrování Vigenera "rozmazání" obecné charakteristiky opakovací frekvence symbolů ve zdroji nastane. Zůstávají však prvky, jejichž vzhled v textu je pravidelně reprodukován. Hlavní slabostí tohoto kódování je opakování klíčů. To nám umožňuje vytvořit proces kryptanalýzy, který se skládá ze dvou fází:

1. Určení délky hesla. To se provádí analýzou distribuce kmitočtů různého ztenčování textu. Jinými slovy, je zdroj náboje s kódem, kde každé druhé písmeno je součástí kódu, pak pomocí třetí a tak dále. D. Pokud se podaří, aby na místo, kde frekvenční distribuce je příliš velký rozdíl v rovnoměrnosti, je možné stanovit délku slova použité kvalita klíče.
2. Použití kryptoanalýzy, což představuje celkový počet Caesar kód, který lze snadno trhlin, je zpracovává odděleně od sebe navzájem.

Délka je určena testy Kasiski a Friedman.

Hooker móda

První, kdo mohl vyvinout algoritmus pro hacking Vigenèrovy kryptografické metody, byl C. Bebbage. Jako podnět využil informace získané při výměně dopisů s J. Twitsem, kde tvrdil, že byl schopen vyvinout nový kódovací systém. Charles Babbage prokázal svým partnerům opak, když ho přivedl k určitému případu Vigenèrových spisů. Poté Tweiss poradil Charlesovi, aby praskl pramen. Luštění textu skrývá báseň A. Tennyson, a klíčové slovo je jméno jeho manželky - Emily (Emily). Publikování tohoto objevu se neuskutečnilo na žádost samotného lupiče. Stejný algoritmus otevřel důstojník pruské armády Friedrich Wilhelm Kasisk, po němž byl jmenován.

Myšlenka je založena na metodě pravidelného toku klíčů. Přirozená forma jazyka také obsahuje písmena kombinací, které se často mohou opakovat a nazývají se bigramy a trigramy. Jejich frekvence opakování umožňuje zobrazit šanci, která pomůže určit klíč pro dešifrování. Vzdálenost mezi opakujícími se určitými strukturami musí odpovídat násobku délky sloganu. Při výpočtu největšího celkového trvání každé takové vzdálenosti lze získat pracovní hypotézu délky klíče.

Kappa test

Další způsob dekódování tabulky Vigenère a kódování, které z ní vyplývá, lze považovat za test vytvořený V. Friedmanem. Tato metoda byla vyvinuta v roce 1920. Zde byla použita koncepce koincidenčního indexu, který by mohl měřit frekvenci opakování specifických znaků, která by umožnila hacking šifrovacího systému. Vzhledem k tomu, že náhodně vybrané znaky se mohou shodovat s pravděpodobností přibližně 0,067% (pro angličtinu), můžete také určit pravděpodobnost jejich shody v textu. To vám umožní vytvořit odhad délky klíče.

Frekvenční analýza

Po určení velikosti délky klíče můžete začít psát text v různých sloupcích, ve kterých odpovídají libovolnému symbolu klíčů. Všechny sloupce jsou tvořeny původním textem, zakódovaným pomocí Caesarovy šifry. A klíčem k této metodě kódování je jedna řečová jednotka systému Vigenera. Použití nástrojů, které vám umožní rozbít šifry Caesar, a tím dokonale dešifrovat text.

Zlepšená forma Kasiski test, známý jako metoda Kirchhoff, na základě porovnání četnosti výskytu se symboly v každém sloupci. Díky němu je frekvence opakování symbolů porovnána v zdrojových textech. Jak používat Vigenère stůl s vědomím, všechny znaky klíče, cryptanalyst zřejmé, a nebudete mít problém v dlouhodobém procesu dešifrování přečíst. Prostředky Kirchhoffovy metody nejsou použitelné v případech, kdy je tato mřížka kódována. To znamená, že existuje odklon od standardní posloupnosti písmen v abecedě. Je však důležité vědět, že se shoduje s test je stále srovnatelná s Kasiski vyšetření, ale proto, že mohou být použity k určení délky klíčů pro zvláštní případy.

Variantnost

Abecední systém může být založen na řadě dalších čtverců, které jsou poměrně málo a snadno se pamatují. Použitelné na rovině s náměstí Vigenère. K známým analogiím lze připsat čtverec, pojmenovaný na počest admirála F. Beauforda. Je to řada stolu Vigenère, ale směřuje opačným směrem. Sir Francis Beaufort byl člověk, který vytvořil stupnici pro určení rychlosti větru.

Shrnutí

Příklad tabulky Vigenière je uveden na obrázku níže.

Se sdílenými daty o tomto způsobu šifrování, jeho historii, vývoj a vztahy s různými vědci, metody šifrování, výhodách a nevýhodách, jsme nyní schopni jasně definovat pojem jako zvláštní způsob, jak transformovat informace z jedné formy na jinou skrýt surová data z určitého počet osob. Schopnost kódovat zprávy byla důležitou strategickou součástí všech lidských válek.