Keperluan untuk menyulitkan surat-menyurat timbul di dunia purba, dan sifir penggantian mudah muncul. Mesej yang disulitkan menentukan nasib banyak pertempuran dan mempengaruhi perjalanan sejarah. Lama kelamaan, orang ramai mencipta kaedah penyulitan yang lebih maju.
Kod dan sifir adalah konsep yang berbeza. Yang pertama bermaksud menggantikan setiap perkataan dalam mesej dengan perkataan kod. Yang kedua ialah menyulitkan setiap simbol maklumat menggunakan algoritma tertentu.
Selepas matematik mula mengekod maklumat dan teori kriptografi dibangunkan, saintis menemui banyak sifat berguna sains gunaan ini. Contohnya, algoritma penyahkodan telah membantu membongkar bahasa mati seperti Mesir kuno atau Latin.
Steganografi
Steganografi lebih lama daripada pengekodan dan penyulitan. Seni ini telah wujud sejak sekian lama. Ia secara literal bermaksud "tulisan tersembunyi" atau "tulisan sifir". Walaupun steganografi tidak cukup memenuhi definisi kod atau sifir, ia bertujuan untuk menyembunyikan maklumat daripada orang yang tidak dikenali.mata.
Steganografi ialah sifir yang paling mudah. Nota tertelan yang dilitupi lilin adalah contoh biasa, atau mesej pada kepala yang dicukur yang bersembunyi di bawah rambut yang tumbuh. Contoh steganografi yang paling jelas ialah kaedah yang diterangkan dalam banyak buku detektif bahasa Inggeris (dan bukan sahaja), apabila mesej dihantar melalui akhbar, di mana huruf ditandakan dengan tidak ketara.
Kelemahan utama steganografi ialah orang asing yang prihatin dapat melihatnya. Oleh itu, untuk mengelakkan mesej rahsia daripada mudah dibaca, kaedah penyulitan dan pengekodan digunakan bersama dengan steganografi.
ROT1 dan sifir Caesar
Nama sifir ini ialah ROTate 1 huruf ke hadapan, dan ia diketahui ramai pelajar sekolah. Ia adalah sifir penggantian mudah. Intipatinya terletak pada hakikat bahawa setiap huruf disulitkan dengan menganjak mengikut abjad dengan 1 huruf ke hadapan. A -> B, B -> C, …, Z -> A. Sebagai contoh, kami menyulitkan frasa "Nastya kami menangis dengan kuat" dan kami mendapat "general Obtua dspnlp rmbsheu".
Sifir ROT1 boleh digeneralisasikan kepada bilangan offset yang sewenang-wenangnya, kemudian ia dipanggil ROTN, dengan N ialah nombor yang mana penyulitan huruf harus dialihkan. Dalam bentuk ini, sifir telah dikenali sejak zaman purba dan dipanggil "sifir Caesar".
Sifir Caesar adalah sangat ringkas dan pantas, tetapi ia adalah sifir pilih atur tunggal yang mudah dan oleh itu mudah dipecahkan. Mempunyai kelemahan sedemikian, ia hanya sesuai untuk gurauan kebudak-budakan.
Sifir Transposisi atau pilihatur
Jenis sifir pilih atur mudah ini lebih serius dan digunakan secara aktif tidak lama dahulu. Semasa Perang Saudara Amerika dan Perang Dunia I, ia digunakan untuk menghantar mesej. Algoritmanya terdiri daripada menyusun semula huruf di tempat - menulis mesej dalam susunan terbalik atau menyusun semula huruf secara berpasangan. Sebagai contoh, mari kita menyulitkan frasa "Kod Morse juga sifir" -> "akubza ezrom - hedgehog rfish".
Dengan algoritma yang baik yang menentukan pilih atur sewenang-wenangnya untuk setiap aksara atau kumpulan daripadanya, sifir menjadi tahan terhadap keretakan mudah. Tetapi! Hanya pada masa yang ditetapkan. Memandangkan sifir mudah dipecahkan oleh kekerasan mudah atau padanan kamus, hari ini mana-mana telefon pintar boleh mengendalikan penyahsulitannya. Oleh itu, dengan kemunculan komputer, sifir ini turut masuk ke dalam kategori kanak-kanak.
Kod Morse
ABC ialah medium pertukaran maklumat dan tugas utamanya adalah untuk menjadikan mesej lebih mudah dan lebih mudah difahami untuk penghantaran. Walaupun ini bertentangan dengan tujuan penyulitan. Walau bagaimanapun, ia berfungsi seperti sifir yang paling mudah. Dalam sistem Morse, setiap huruf, nombor dan tanda baca mempunyai kodnya sendiri, terdiri daripada sekumpulan sengkang dan titik. Apabila menghantar mesej menggunakan telegraf, sempang dan titik mewakili isyarat panjang dan pendek.
Telegraph dan kod Morse… Morse ialah orang yang pertama kali mempatenkan ciptaan "nya" pada tahun 1840, walaupun peranti serupa telah dicipta di Rusia dan England sebelum beliau. Tetapi siapa yang peduli sekarang … Telegraf dan abjadKod Morse memberi impak yang sangat besar kepada dunia, membolehkan penghantaran mesej hampir serta-merta melalui jarak benua.
Penggantian monoalfabetik
Kod ROTN dan Morse yang diterangkan di atas ialah contoh fon gantian monoalfabetik. Awalan "mono" bermaksud bahawa semasa penyulitan, setiap huruf mesej asal digantikan dengan huruf atau kod lain daripada satu-satunya abjad penyulitan.
Mentafsir sifir penggantian mudah tidak sukar, dan ini adalah kelemahan utamanya. Mereka diselesaikan dengan penghitungan mudah atau analisis frekuensi. Sebagai contoh, diketahui bahawa huruf yang paling banyak digunakan dalam bahasa Rusia ialah "o", "a", "i". Oleh itu, boleh diandaikan bahawa dalam teks sifir huruf yang paling kerap berlaku bermaksud sama ada "o", atau "a", atau "dan". Berdasarkan pertimbangan ini, mesej boleh dinyahsulit walaupun tanpa carian komputer.
Adalah diketahui bahawa Mary I, Ratu Scots dari 1561 hingga 1567, menggunakan sifir penggantian monoalfabetik yang sangat kompleks dengan beberapa kombinasi. Namun musuhnya dapat menguraikan mesej itu, dan maklumat itu sudah cukup untuk menjatuhkan hukuman mati kepada permaisuri.
sifir Gronsfeld, atau penggantian polialfabetik
Sifir mudah diisytiharkan tidak berguna oleh kriptografi. Oleh itu, banyak daripada mereka telah diperbaiki. Sifir Gronsfeld ialah pengubahsuaian sifir Caesar. Kaedah ini lebih tahan terhadap penggodaman dan terletak pada hakikat bahawa setiap aksara maklumat yang dikodkan disulitkan menggunakan salah satu abjad yang berbeza, yang diulang secara kitaran. Ia boleh dikatakan bahawa ini adalah aplikasi pelbagai dimensisifir gantian yang paling mudah. Sebenarnya, sifir Gronsfeld sangat serupa dengan sifir Vigenère yang dibincangkan di bawah.
Algoritma penyulitan ADFGX
Ini adalah sifir Perang Dunia I paling terkenal yang digunakan oleh orang Jerman. Sifir mendapat namanya kerana algoritma penyulitan membawa semua sifirgram kepada selang seli huruf ini. Pilihan huruf itu sendiri ditentukan oleh kemudahan mereka apabila dihantar melalui talian telegraf. Setiap huruf dalam sifir diwakili oleh dua. Mari lihat versi petak ADFGX yang lebih menarik yang mengandungi nombor dan dipanggil ADFGVX.
| A | D | F | G | V | X | |
| A | J | Q | A | 5 | H | D |
| D | 2 | E | R | V | 9 | Z |
| F | 8 | Y | Saya | N | K | V |
| G | U | P | B | F | 6 | O |
| V | 4 | G | X | S | 3 | T |
| X | W | L | Q | 7 | C | 0 |
Algoritma kuasa dua ADFGX adalah seperti berikut:
- Pilih n huruf rawak untuk lajur dan baris.
- Membina matriks N x N.
- Masukkan abjad, nombor, aksara yang bertaburan secara rawak ke atas sel ke dalam matriks.
Mari kita buat segi empat sama untuk bahasa Rusia. Sebagai contoh, mari kita buat segi empat sama ABCD:
| A | B | B | G | D | |
| A | E/E | N | b/b | A | Saya/Y |
| B | W | V/F | G/R | З | D |
| B | Sh/Sh | B | L | X | Saya |
| G | R | M | O | Yu | P |
| D | F | T | T | S | U |
Matriks ini kelihatan pelik kerana satu baris sel mengandungi dua huruf. Ini boleh diterima, makna mesej tidak hilang. Ia boleh dipulihkan dengan mudah. Sulitkan frasa "Sifir padat" menggunakan jadual ini:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| Frasa | K | O | M | P | A | K | T | N | S | Y | Ш | & | F | R |
| Sifir | bw | gv | gb | di mana | ag | bw | db | ab | dg | neraka | wa | neraka | bb | ha |
Oleh itu, mesej yang disulitkan terakhir kelihatan seperti ini: "bvgvgbgdagbvdbabdgvdvaadbbga". Sudah tentu, orang Jerman melakukan baris yang sama melalui beberapa sifir lagi. Dan pada akhirnya ia ternyata sangat stabiluntuk memecahkan mesej yang disulitkan.
Sifir Vigenère
Sifir ini ialah susunan magnitud yang lebih tahan retak daripada sifir monoalfabetik, walaupun ia adalah sifir gantian teks yang ringkas. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh algoritma yang mantap, ia telah lama dianggap mustahil untuk digodam. Sebutan pertama mengenainya bermula pada abad ke-16. Vigenère (seorang diplomat Perancis) tersilap dikreditkan sebagai penciptanya. Untuk lebih memahami perkara yang dipertaruhkan, pertimbangkan jadual Vigenère (persegi Vigenère, tabula recta) untuk bahasa Rusia.
Mari mulakan pengekodan frasa "Kasperovich ketawa". Tetapi untuk penyulitan berjaya, kata kunci diperlukan - biarkan ia menjadi "kata laluan". Sekarang mari kita mulakan penyulitan. Untuk melakukan ini, kami menulis kunci berkali-kali sehingga bilangan huruf daripadanya sepadan dengan bilangan huruf dalam frasa yang disulitkan, dengan mengulangi kunci atau memotong:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| Frasa: | K | A | С | P | E | R | O | B | & | W | С | M | E | E | T | С | Saya |
| Kunci | P | A | R | O | L | b | P | A | R | O | L | b | P | A | R | O | L |
Sekarang, menggunakan jadual Vigenère, seperti dalam satah koordinat, kami sedang mencari sel yang merupakan persilangan pasangan huruf, dan kami mendapat: K + P=b, A + A=B, C + P=C, dsb.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| Sifir: | b | B | B | Yu | С | N | Yu | G | Sch | F | E | Y | X | F | G | A | L |
Kami mendapat bahawa "Kasperovich ketawa"="bvusnyugschzh eykhzhgal".
Memecahkan sifir Vigenère sangat sukar kerana analisis kekerapan perlu mengetahui panjang kata kunci untuk berfungsi. Oleh itu, penggodamannya ialah membuang panjang kata kunci secara rawak dan cuba memecahkan mesej rahsia itu.
Perlu juga dinyatakan bahawa sebagai tambahan kepada kunci rawak sepenuhnya, jadual Vigenère yang berbeza sama sekali boleh digunakan. Dalam kes ini, petak Vigenère terdiri daripada abjad Rusia bertulis baris demi baris dengan anjakan satu. Yang merujuk kita kepada sifir ROT1. Dan sama seperti dalam sifir Caesar, ofset boleh menjadi apa sahaja. Selain itu, susunan huruf tidak semestinya mengikut abjad. Dalam kes ini, jadual itu sendiri boleh menjadi kunci, tanpa mengetahui yang mana adalah mustahil untuk membaca mesej, malah mengetahui kuncinya.
Kod
Kod sebenar terdiri daripada padanan untuk setiap satuperkataan kod yang berasingan. Untuk bekerja dengan mereka, buku kod yang dipanggil diperlukan. Sebenarnya, ini adalah kamus yang sama, hanya mengandungi terjemahan perkataan ke dalam kod. Contoh kod biasa dan ringkas ialah jadual ASCII - sifir antarabangsa bagi aksara mudah.
Kelebihan utama kod ialah ia sangat sukar untuk dihuraikan. Analisis kekerapan hampir tidak berfungsi apabila ia digodam. Kelemahan kod itu, sebenarnya, buku itu sendiri. Pertama, penyediaan mereka adalah proses yang kompleks dan mahal. Kedua, untuk musuh mereka bertukar menjadi objek yang diingini dan pemintasan walaupun sebahagian daripada buku memaksa anda menukar semua kod sepenuhnya.
Pada abad ke-20, banyak negeri menggunakan kod untuk memindahkan data rahsia, menukar buku kod selepas tempoh tertentu. Dan mereka juga aktif memburu buku jiran dan lawan.
Enigma
Semua orang tahu bahawa Enigma ialah mesin sifir utama Nazi semasa Perang Dunia II. Struktur Enigma termasuk gabungan litar elektrik dan mekanikal. Bagaimana sifir akan berubah bergantung pada konfigurasi awal Enigma. Pada masa yang sama, Enigma menukar konfigurasinya secara automatik semasa operasi, menyulitkan satu mesej dalam beberapa cara sepanjang keseluruhannya.
Berbeza dengan sifir yang paling mudah, "Enigma" memberikan trilion kombinasi yang mungkin, yang menjadikan maklumat yang disulitkan hampir mustahil. Sebaliknya, Nazi mempunyai kombinasi tertentu yang disediakan untuk setiap hari, yang merekadigunakan pada hari tertentu untuk menghantar mesej. Oleh itu, walaupun Enigma jatuh ke tangan musuh, ia tidak melakukan apa-apa untuk menyahsulit mesej tanpa memasukkan konfigurasi yang betul setiap hari.
Hack "Enigma" telah dicuba secara aktif semasa keseluruhan kempen ketenteraan Hitler. Di England, pada tahun 1936, salah satu peranti pengkomputeran pertama (mesin Turing) dibina untuk ini, yang menjadi prototaip komputer pada masa hadapan. Tugasnya adalah untuk mensimulasikan operasi beberapa dozen Enigmas secara serentak dan menjalankan mesej Nazi yang dipintas melaluinya. Tetapi mesin Turing hanya sekali-sekala dapat memecahkan mesej itu.
Penyulitan kunci awam
Algoritma penyulitan yang paling popular, yang digunakan di mana-mana dalam teknologi dan sistem komputer. Intipatinya terletak, sebagai peraturan, dengan kehadiran dua kunci, salah satunya dihantar secara terbuka, dan yang kedua adalah rahsia (peribadi). Kunci awam digunakan untuk menyulitkan mesej dan kunci peribadi digunakan untuk menyahsulitnya.
Kunci awam selalunya ialah nombor yang sangat besar yang hanya mempunyai dua pembahagi, tidak mengira satu dan nombor itu sendiri. Bersama-sama, kedua-dua pembahagi ini membentuk kunci rahsia.
Mari kita pertimbangkan contoh mudah. Biarkan kunci awam ialah 905. Pembahaginya ialah nombor 1, 5, 181 dan 905. Kemudian kunci rahsia ialah, sebagai contoh, nombor 5181. Adakah anda mengatakan terlalu mudah? Bagaimana jika dalam peranannombor awam akan menjadi nombor dengan 60 digit? Sukar untuk mengira pembahagi nombor besar secara matematik.
Untuk contoh yang lebih jelas, bayangkan anda mengeluarkan wang daripada ATM. Apabila membaca kad, data peribadi disulitkan dengan kunci awam tertentu, dan di pihak bank, maklumat itu dinyahsulit dengan kunci rahsia. Dan kunci awam ini boleh ditukar untuk setiap operasi. Dan tiada cara untuk mencari pembahagi utama dengan cepat apabila memintasnya.
Ketahanan fon
Kekuatan kriptografi algoritma penyulitan ialah keupayaan untuk menentang penggodaman. Parameter ini adalah yang paling penting untuk sebarang penyulitan. Jelas sekali, sifir penggantian mudah, yang boleh dinyahsulit oleh mana-mana peranti elektronik, adalah salah satu yang paling tidak stabil.
Hari ini, tiada piawaian seragam yang membolehkan anda menilai kekuatan sifir. Ini adalah proses yang sukar dan panjang. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa komisen yang telah menghasilkan piawaian dalam bidang ini. Sebagai contoh, keperluan minimum untuk Advanced Encryption Standard atau algoritma penyulitan AES yang dibangunkan oleh NIST USA.
Untuk rujukan: sifir Vernam diiktiraf sebagai sifir yang paling tahan terhadap pecah. Pada masa yang sama, kelebihannya ialah, mengikut algoritmanya, ia adalah sifir yang paling mudah.
