V tomto článku se budeme zabývat Vigenèrovou tabulkou pro ruskou abecedu, konkrétně jejím významem ve vývoji. Pojďme se seznámit s terminologií, historickými fakty. Budeme studovat dešifrování a jeho metody, stejně jako mnoho dalšího, což nám nakonec umožní jasně definovat koncept Vigenèrovy tabulky.
Úvod
Existuje koncept "šifrování informací" - je to určitý mechanismus pro interpretaci informace do jiné formy, kterou lze rozpoznat pouze na základě znalosti způsobu, jakým jsou dešifrovány.
Vigenèrova šifra je jednou z takových metod polyalfabetického šifrování informací prováděním změn v doslovném textu, který lze číst pouze se znalostí klíčů. Tato polyalfabetická substituce nebyla vynalezena najednou. Prvním vědcem, který tuto metodu popsal, byl J. Battista Bellaso. Udělal to na stránkách knihy La cifra del. Sig. v roce 1553 však byla metoda pojmenována po B. Vigenère, diplomatovi z Francie. Jeho metodika je poměrně jednoduchá na pochopení a provedení. Pro běžného je také nepřístupnýnástroje pro kryptoanalýzu.
Historická data
L. Alberti, známý specialista v oblasti architektury a filozofie, v roce 1466 poskytl ke kontrole a vyhodnocení pojednání, které obsahovalo informace o šifrování, byl poslán do úřadu papeže. Informace hovořily o různých způsobech provedení této akce. Konečný výsledek práce představil v metodě kódování dat, kterou osobně vyvinul a kterou nazval „šifra hodná králů“. Tento šifrovací mechanismus byl polyalfabetická struktura, která tvořila šifrovací disk. Vynález knihtisku v Německu v roce 1518 dal nový prostor pro rozvoj kryptografie.
V roce 1553 byl učiněn další krok, který umožnil rozvoj této oblasti lidské činnosti. To provedl J. Bellazo. Své dílo nazval „Šifra Signora Bellaso“. Zde byla jako klíč použita fráze nebo jedno slovo, které sloužilo jako heslo. V budoucnu tyto myšlenky transformoval Bellasův krajan, jmenovitě J. B. Porta. Hlavní změnou byl návrh na opuštění standardního abecedního řazení v prvním řádku tabulky a tedy přechod na pořadí převzaté z libovolných témat, které lze použít jako klíč potřebný k dešifrování. V souladu s lekcemi kryptografie si řádky tabulek zachovaly stejné cyklické posuny. Kniha „O tajné korespondenci“, kterou vydala Porta, obsahovala informace o bigramové šifře.
Polovina 16. století,Itálie. Zde se objevilo knižní vydání díla G. Cardana, jehož cílem je odrážet inovace v kryptografických myšlenkách. Objevil se například koncept „Cardano mřížky“.
Poté, co se Blaise seznámil s díly Bellaza, Cardana a dalších myslitelů, začal se zajímat i o kryptografickou práci. V budoucnu vytvořil Vigenèrovu šifru. Dalším jeho významným dílem bylo sepsání pojednání o šifrách. V něm se autor pokusil vyložit základy kybernetické kryptografie.
Recenze o šifře
Tabulka Vigenère a metody kódování dat, které z jejího použití vyplývaly, byly extrémně odolné vůči praskání „ručního“typu. Matematik a spisovatel L. Carroll udělil tomuto šifrovému systému titul „neprolomitelný“, což vyjádřil v článku o „Abecední šifře“publikovaném v roce 1868
59 let poté jeden z amerických časopisů hovořil o Vigenèrově metodě polyalfabetického šifrování doslovného textu, stejně jako předtím Carroll. V 19. století však byla vynalezena metoda Kasiska, která umožnila tato tvrzení vyvrátit prolomením šifrovacího systému.
Gilbert Vernam se pokusil vylepšit porušenou šifru, ale i když vzal v úvahu její vylepšení, zůstal nestabilní vůči kryptoanalýze. V budoucnu sám Vernam skutečně vytvořil systém, který nelze dekódovat.
Obecné informace
Vigenèrova tabulka pro anglickou abecedu měla mnoho různých forem výkladu vzpůsoby provozu. Například Caesarova šifra předpokládala přítomnost abecedního posunu o určitý počet pozic. Například posun o tři písmena by znamenal, že písmeno A by se stalo D a B by se stalo E. Šifra vytvořená Vigenèrem je tvořena řadou po sobě jdoucích systémů Caesarových šifer. Zde může mít jakýkoli posun jiný význam. Proces kódování může zahrnovat použití speciálních abecedních tabulek nebo Vigenèrových čtverců (tabulek). Pro latinku bylo vytvořeno 26 znaků a každý následující řádek v nich byl posunut o určitý počet pozic. Symbol slova, které slouží jako klíč, určuje výběr použité abecedy.
Dešifrování
Pomocí Vigenèreho šifrování jsou obecné charakteristiky frekvence opakování znaků ve zdroji „rozmazané“. Zůstávají však prvky, jejichž vzhled v textu je pravidelně reprodukován. Hlavní slabinou tohoto kódování je opakování kláves. To vám umožní vytvořit proces kryptoanalýzy sestávající ze dvou fází:
- Určete délku hesla. To se provádí analýzou četnosti distribuce různých decimací textu. Jinými slovy, vezmou zdroj se šifrou, ve které je každé druhé písmeno součástí kódu, pak použijí třetí atd. jako klíč.
- Použití nástrojů pro kryptoanalýzu, což je celkemCaesarovy šifry, které lze snadno prolomit tím, že je zvážíte odděleně od sebe.
Délka se určuje pomocí testu Kasiska a Friedmana.
Metoda Kasiska
První člověk, který dokázal vyvinout algoritmus pro prolomení Vigenèrovy šifrovací metody, byl C. Babbage. Jako podnět použil informace získané během výměny dopisů s J. Thwaitesem, kde tvrdil, že je schopen vyvinout nový kódovací systém. Charles Babbage dokázal opak svého partnera tím, že ho zredukoval na konkrétní případ Vigenèrovy práce. Tweiss pak Charlesovi poradil, aby zdroj hacknul. Dekódování textu skrývalo slova básně A. Tennysona a klíčovým slovem bylo jméno jeho manželky Emily. Ke zveřejnění objevu nedošlo na žádost samotného crackera. Stejný algoritmus objevil důstojník pruské armády Friedrich Wilhelm Kasiska, po kterém je pojmenován.
Myšlenka je založena na technice periodického toku klíčů. Přirozená forma jazyka obsahuje také kombinace písmen, které se mohou často opakovat a nazývají se bigramy a trigramy. Jejich frekvence opakování umožňuje, aby se objevila šance, která pomůže určit dešifrovací klíč. Vzdálenost mezi opakováním určitých struktur by měla odpovídat násobku délky sloganu. Výpočtem nejdelšího celkového trvání každé takové vzdálenosti lze získat pracovní hypotézu pro délku klíče.
Kappa test
Další způsob dešifrováníVigenèrovu tabulku a z ní vyplývající kódování lze považovat za test vytvořený V. Fridmanem. Tato metoda byla vyvinuta v roce 1920. Zde byl použit koncept indexu shody, který mohl měřit frekvenci opakování konkrétních znaků, což by umožnilo prolomit šifrovací systém. S informací, že náhodně vybrané znaky se mohou shodovat se šancí přibližně rovnou 0,067 % (pro angličtinu), je možné určit pravděpodobnost jejich shody v textu. To vám umožní vytvořit odhad délky klíče.
Analýza frekvence
Poté, co určíte velikost délky klíče, můžete začít vkládat text do různých sloupců, ve kterých bude odpovídat nějakému znaku klíče. Všechny sloupce jsou tvořeny díky originálnímu textu, zakódovanému pomocí Caesarovy šifry. A klíčem k této metodě kódování je jedna řečová jednotka pro systém Vigenère. Pomocí nástrojů, které umožňují prolomit Caesarovy šifry, tak dokončíme dešifrování textu.
Vylepšená forma Kasiska testu, známá jako Kirchhoffova metoda, je založena na porovnání výskytu frekvencí s určitými symboly v každém sloupci. Díky nim se porovnává frekvence opakování postavy ve výchozích textech. Jak používat Vigenèrovu tabulku, když znáte všechny symboly klíčů, je to jasné pro kryptoanalytika a nebude těžké ji přečíst v konečném procesu dešifrování. Prostředky Kirchhoffovy metody nejsou použitelné v případech, kdy je daná mřížka písmen zakódována. To znamená, že existuje odchylka od standardní sekvencepísmena v abecedě. Je však důležité vědět, že test shody je stále srovnatelný s metodou Kasiska, a proto je lze použít ke stanovení délky klíčů pro speciální případy.
Variabilita
Systém abecedy může být založen na mnoha dalších čtvercích, kterých je poměrně dost a jsou snadno zapamatovatelné. Použitelné na stejné úrovni jako náměstí Vigenère. Mezi známé analogie patří náměstí pojmenované po admirálovi F. Bufordovi. Představuje řádky Vigenèrovy tabulky, ale směřující dozadu. Sir Francis Beaufort byl muž, který vytvořil stupnici pro určování rychlosti větrných proudů.
Shrnutí
Příklad Vigenèrovy tabulky můžete vidět na obrázku níže.
S obecnými údaji o této metodě šifrování, její historii, vývoji a vztazích s různými vědci, metodách dešifrování, výhodách a nevýhodách můžeme nyní jasně definovat tento koncept jako speciální způsob transformace informací z jedné formy do druhé pomocí cílem skrýt původní data před určitým počtem osob. Schopnost kódovat zprávy byla důležitou strategickou složkou ve všech lidských válkách.
