Самый простой шифр: Самые простые шифры. Головоломки для детей или основы криптографии для маленьких

Содержание

Криптография | python_school

Прежде всего, разберемся в терминологии.

Шифрование – это такое преобразование исходного сообщения, которое не позволит всяким нехорошим людям прочитать данные, если они это сообщение перехватят. Делается это преобразование по специальным математическим и логическим алгоритмам, некоторые из которых мы рассмотрим ниже.

Исходное сообщение – это, собственно, то, что мы хотим зашифровать. Классический пример — текст.

Шифрованное сообщение – это сообщение, прошедшее процесс шифрования.

Шифр — это сам алгоритм, по которому мы преобразовываем сообщение.

Ключ — это компонент, на основе которого можно произвести шифрование или дешифрование.

Алфавит – это перечень всех возможных символов в исходном и зашифрованном сообщении. Включая цифры, знаки препинания, пробелы, отдельно строчные и заглавные буквы и т.д.

Элементарная криптография

Шифр Атбаша

Самый-самый простой шифр. Его суть – переворот алфавита с ног на голову.

Например, есть у нас алфавит, который полностью соответствует обычной латинице. Для реализации шифра Атбаша просто инвертируем его. «А» станет «Z», «B» превратится в «Y» и наоборот. На выходе получим такую картину:

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
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
z y x w v u t s r q p o n m l k j i h g f e d c b a

И теперь пишем нужное сообшение на исходном алфавите и алфавите шифра

Исходное сообщение: I love habr
Зашифрованное: r olev szyi

Шифр Цезаря

Тут добавляется еще один параметр — примитивный ключ в виде числа от 1 до 25 (для латиницы). На практике, ключ будет от 4 до 10.

Опять же, для наглядности, возьмем латиницу

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

И теперь сместим вправо или влево каждую букву на ключевое число значений. .

Исходный алфавит — все та же латиница.

Сообщение разбиваем на отдельные символы и каждый символ представляем в бинарном виде. Классики криптографии предлагают пятизначный код бодо для каждой буквы. Мы же попробуем изменить этот шифр для кодирования в 8 бит/символ на примере ASCII-таблицы. Каждую букву представим в виде бинарного кода.

Теперь для шифровки сообщения, введем сам текст для шифровки и ключ такой же длины. Переведем каждую букву в ее бинарный код и выполним формулу сообщение XOR ключ

Например:

сообщение: LONDON ключ: SYSTEM

Переведем их в бинарный код и выполним XOR:

01001100 01001111 01001110 01000100 01001111 01001110
01010011 01011001 01010011 01010100 01000101 01001101
_______________________________________________________
00011111 00010110 00011101 00010000 00001010 00000011

В данном конкретном примере на месте результирующих символов мы увидим только пустое место, ведь все символы попали в первые 32 служебных символа. Однако, если перевести полученный результат в числа, то получим следующую картину:

Delphi World — Как устроен блочный шифр. Продолжение

Как устроен блочный шифр. Продолжение

Автор: Андрей Винокуров

7. Недостатки режима простой замены.

Использование блочного шифра в режиме простой замены имеет ряд недостатков, отражающихся на стойкости и удобстве использования шифра. Первый и самый серьезный недостаток простой замены заключается в том, что в этом режиме зашифрование одинаковых блоков исходного текста дает в результате идентичные блоки шифротекста, что облегчает задачу криптоаналитика. Действительно, на основе только шифрованных данных он может сделать некоторые заключения о свойствах исходного текста, что, конечно же, не является достоинством шифра.

Приведем типичный пример: пусть зашифрованию подвергается информация на гибком магнитном диске. Редко встречается ситуация, когда данные занимают весь диск, как правило значительная его часть остается свободной. Часть дискеты, никогда не содержавшая полезной информации, обычно заполнена фиксированными кодами, записанными туда при форматировании, и при ее зашифровании мы получим фиксированные блоки шифротекста. Тогда, анализируя данную дискету, криптоаналитик сможет определить с точностью до нескольких байтов размер массива полезной информации, содержащейся на ней, что в ряде случаев, например, если формат и содержание сообщения связаны с размером соответствующего файла, может облегчить ему задачу дешифрования.

Можно предложить модификацию схемы шифрования по алгоритму простой замены, устраняющую данный недостаток – для этого перед зашифрованием сообщения надо выполнить его рандомизацию. Это действие заключается в том, что блоки исходного текста модифицируются индивидуальным образом, например, комбинируют¬ся с данными, вырабатываемыми датчиком псевдослучайных чисел (ПСЧ) с помощью некоторой бинарной операции °, имеющей обратную операцию •. Зашифрование и расшифрование будет выполняться согласно следующим уравнениям:

Как видим, данный способ рандомизации исходного сообщения сам по себе порождает больше проблем, чем позволяет решить, и поэтому его использование, хотя и возможно в принципе, не получило сколько-нибудь значительного распространения. Более того, в дальнейшем мы увидим, что при шифровании по методу гаммирования возникают сходные проблемы.

Второй недостаток, имеющий место при использовании блочного шифра в режиме простой замены, обусловлен проблемой неполных блоков, или “хвостов”. Так как в данном режиме криптопреобразованию подвергаются лишь блоки фиксированного размера, возникает проблема, если размер шифруемого сообщения не кратен размеру блока используемого криптоалгоритма. Суть проблемы заключается в том, чем и как дополнять “хвосты” до полноразмерных блоков, чтобы это было удобно в использовании и не снижало криптостойкости шифра. Рассмотрим возможные пути решения данной проблемы:

  • можно дополнить “хвост” фиксированными данными – например, нулями. Это, однако, существенно снизит криптостойкость последнего блока, так как криптоаналитику, обладающему информацией о способе дополнения “хвоста”, потребуется выполнить перебор по множеству возможных значений этого блока, гораздо меньшему, чем полное пространство значений блока.
  • можно дополнять “хвосты” данными из полных блоков. В целом это неплохое решение, но оно не работает, если неполный блок – единственный, то есть если длина сообщения меньше размера блока шифра. Кроме того, используя данный подход, мы рано или поздно столкнемся с ситуацией, когда для дополнения “хвоста” будут использованы фиксированные части сообщения, обладающие недостаточной неопределенностью для криптоаналитика. Так, например, многие сообщения начинаются с грифа, который может принимать всего два – три возможных значения, а различных форм его записи в текстовом виде может быть максимум несколько десятков вариантов. Если для дополнения “хвоста” используется часть такого блока, то складывается ситуация, подобная рассмотренной в предыдущем пункте – “хвост” может стать легкой добычей криптоаналитика.
  • применение для дополнения “хвоста” отдельного постоянного секретного элемента не подходит по той же самой причине, что и первый способ – использование данного элемента по частям делает его уязвимым к криптоанализу.
    Такая схема оказывается беззащитной перед анализом на основе выбранного открытого текста. Кроме того, данный способ увеличивает общий объем секретной (ключевой) информации, что весьма нежелательно.
  • пожалуй, наилучший возможный способ заключается в том, чтобы использовать для дополнения “хвоста” данные с аппаратного датчика случайных чисел. Здесь нужен датчик, вырабатывающий действительно случайные числа, имеющие высокое статистическое качество. По этой причине различные программные датчики ПСЧ здесь не подходят. В силу этого часто такой способ оказывается неприемлемым по экономическим соображениям, так как требует наличия на каждом компьютере-шифрователе весьма дорогостоящей аппаратной компоненты.

Как мы видим, вторая проблема шифрования в режиме простой замены также не имеет эффективного и вместе с тем экономичного решения. Кроме того, эта проблема создает еще одну, чисто техническую сложность – после зашифрования в режиме простой замены все разряды полученного блока станут значащими, а это значит, что вместе с шифротекстом необходимо теперь хранить размер (число битов или байтов) последнего, неполного блока исходного текста, что приводит к изменению его размера, а это в некоторых случаях нежелательно.

Третий недостаток шифрования в режиме простой замены заключается в его неустойчивости перед модификацией сообщения, заключающейся в перестановке блоков шифротекста. Действительно, если мы вносим изменения в блок шифротекста “наобум” то скорее всего после расшифрования он окажется “запорченным”, то есть его содержимое будет бессмысленным. Причина этого заключается в том, что все естественные и искусственные языки имеют огромную избыточность, а изменения, внесенные в блок шифротекста случайным, то есть непредсказуемым для нас образом, влияют на соответствующие расшифрованные данные и вероятность получить имеющий смысл результат крайне мала. Другое дело, если мы просто меняем местами, удаляем или дублируем блоки шифрованного сообщения. В этом случае мы можем получить результат, имеющий некоторый смысл, и такое нарушение целостности данных может оказаться незамеченным, если не принять специальных мер.

В силу изложенных выше соображений использование блочного шифра в режиме простой замены может быть рекомендовано только для шифрования небольших по объему массивов данных, размер которых кратен размеру блока используемого блочного криптоалгоритма и которые не содержат повторяющихся блоков. Этому набору требований вполне удовлетворяют лишь массивы ключевой информации. Именно поэтому DES не рекомендует, а Российский стандарт ГОСТ 28147-89 прямо запрещает использовать шифрование в режиме простой замены для данных, не являющихся ключевыми.

8. Гаммирование.

Предложенная в предыдущем разделе процедура шифрования по методу простой замены с использования датчика псевдослучайных чисел может быть слегка изменена, что освободит ее от ряда недостатков. Зашифрованию по алгоритму простой замены следует подвергать сами блоки, вырабатываемые датчиком ПСЧ, и уже их использовать в качестве гаммы, комбинируемой с блоками данных с помощью бинарных операций ° и •:

Смысл первого требования становится очевидным исходя из того, что метод гаммирования по своей сути требует одноразовой гаммы, иначе он легко вскрывается по алгоритмической линии. Если же период повторения вырабатываемой гаммы недостаточно велик, различные части одного и того же длинного сообщения могут оказаться зашифрованными с помощью одинаковых участков гаммы. Это на много порядков снижает стойкость шифра, делая его легкой добычей криптоаналитика. Второе требование является менее очевидным, и, вообще говоря, имеет место только для шифров вполне определенных архитектур, в которых шаг шифрования является комбинацией нескольких сравнительно простых преобразований, в ходе каждого из которых различия в шифруемых блоках данных увеличиваются весьма незначительно. Поэтому, если мы подвергнем шифрованию два блока, отличающиеся только в единственном двоичном разряде, серьезные различия между ними появятся только через несколько таких простых шагов, что несколько снижает стойкость шифра и облегчает задачу криптоаналитика. Конечно, в случае ГОСТа это снижение не так велико, но разработчики алгоритма решили подстраховаться. Датчик ПСЧ, входящий в Российский стандарт на шифрование, предполагает независимую обработку старшей и младшей половин вырабатываемого блока

Команды даны в мнемонике фирмы Intel для производимого ею процессора iAPX386, G0,G1 – 32-х битовые элементы данных – регистры или двойные слова в памяти, соответственно младшая и старшая половины 64-битового блока данных, из которого после зашифрования по алгоритму простой замены получается блок гаммы.

Синхропосылка должна быть известна принимающей сообщение стороне, но требование уникальности гаммы шифрования, однозначно определяемой комбинацией синхропосылка+ключ, приводит к необходимости использовать уникальную синхропосылку для каждого передаваемого сообщения. Так как ее секретность не требуется для обеспечения стойкости сообщения, синхропосылка обычно передается в открытом виде вместе с зашифрованным сообщением.

Очевидно, что гаммирование является вариантом потокового шифрования, то есть в настоящем разделе мы построили механизм, позволяющий создавать потоковые шифры на основе блочных. Соответственно этому предложенный нами алгоритм шифрования обладает всеми преимуществами и недостатками потоковых шифров. Прежде всего отметим, что гаммирование свободно от многих недостатков простой замены.

Во-первых, одинаковые блоки исходного текста после зашифрования дадут различные блоки шифротекста, что не облегчает задачу криптоанализа на основе только шифротекста.

Во-вторых, как и во всех поточных шифрах, отсутствует проблема неполного блока данных. Действительно, при зашифровании последнего в сообщении блока данных Tn неполного размера | Tn | В третьих, факты любых манипуляций как над частями криптоблоков, так и над целыми блоками, такие, как их перестановка, удаление, дублирование, становятся очевидными после расшифрования – это проявляется тем в большей степени, чем больше избыточности содержится в шифруемом сообщении. Особенно ярко этот эффект проявляется для текстовых файлов – если таким манипуляциям подвергнуть шифрованное сообщение, составленное на одном из естественных языков, то после расшифрования мы получим полную белиберду.

Режиму гаммирования в гораздо большей степени, чем режиму простой замены, присуще свойство нераспространения ошибки. Если во втором случае ошибка распространяется в пределах всего измененного криптографического блока непредсказуемым для злоумышленника образом, то в первом случае ее влияние на соответствующий блок открытого текста сравнительно легко прогнозируется, что делает возможной направленную модификацию блоков шифротекста. Если модификации подвергнуть бит в массиве данных, зашифрованном гаммированием с использованием операции побитового исключающего или, то после расшифрования измененным окажется лишь тот же самый бит в открытом тексте.

Указанное свойство гаммирования довольно неприятно, так как по своей сути означает, что злоумышленник, воздействуя только на шифротекст, может по своему усмотрению менять любые разряды в соответствующем открытом тексте. Насколько это может быть опасно, поясним на следующем примере: пусть почтальон – злоумышленник передает шифрованное сообщение, которое он не может расшифровать, однако может внести в него произвольные изменения. Таким почтальоном может быть, например, работник филиала фирмы, обслуживающий коммуникационную ЭМВ, предназначенную для передачи сообщений в головное отделение фирмы. Пусть он передает некий документ, составленный в виде текстового файла, зашифрованного в режиме гаммирования, в котором, как он знает, с 13 позиции начинается запись некоторого числа, например, суммы его премиального вознаграждения. Вполне может оказаться, что ему известна вся сумма или, хотя бы ее некоторая часть – предположим, что запись числа начинается с символа ‘1’, и злоумышленник это знает. Тогда для него не с

оставит труда переправить эту цифру на другую, например – на ‘9’. Все что для этого требуется – это заменить 13-й байт сообщения B13 на новое значение, вычисляемое следующим образом: B’13 = B13 [] ‘1’ [] ‘9’. Через ‘1’ и ‘9’ мы обозначили коды цифр 1 и 9 соответственно в той системе кодировки, в которой подготовлен текст сообщения. Если это ASCII, то достаточно инвертировать всего один бит сообщения: B’13 = B13 [] 8. После расшифрования получатель получит сообщение, в котором вместо верной цифры 1 стоит цифра 9, и больше никаких изменений нет! Очевидно, что данная подмена не может быть обнаружена, если в передаваемом массиве данных нет никакой дополнительной информации, кроме зашифрованного исходного сообщения. Приведенный пример еще раз иллюстрирует тот факт, что обеспечение секретности сообщения (его шифрование) само по себе не обеспечивает его аутентичности, то есть подлинности. В чем же причина такой особенности гаммирования? Дело в том, что этот режим не обеспечивает весьма желательного для всех шиф ров перемешивания битов сообщения, то есть влияния одного бита исходного текста на несколько битов шифротекста.

Другая особенность гаммирования, осложняющая механизм его использования – это необходимость обеспечения уникальности гаммы. Так как гамма однозначно определяется ключом и синхропосылкой, эта пара должна быть уникальна для каждого шифрованного документа, что приводит при постоянстве ключа к необходимости назначения каждому сообщению уникальной синхропосылки. Поэтому любой протокол шифрования (алгоритм шифрования более высокого уровня) полностью неустойчив к анализу на основе произвольно выбранного открытого текста, если криптоаналитик может по своему усмотрению назначать синхропосылку или использовать для шифрования сообщения метод простой замены.

9. Гаммирование с обратной связью.

При синтезе алгоритма блочного шифрования мы уже сталкивались с идеей вырабатывать гамму для шифрования очередного блока данных с использованием одного или нескольких предыдущих блоков данных.


Из этих уравнений становится ясно, что каждый блок шифротекста при расшифровании оказывает влияние лишь на два блока открытого текста: на соответствующий ему блок, и на следующий за ним блок. Причем в первом случае это влияние носит такой же характер, как и при использовании обычного гаммирования, а во втором – как при простой замене. Таким образом, если злоумышленник внесет изменения в блок шифротекста, они отразятся на текущем и следующем блоках сообщения.

Проявление этого влияния удобно пояснить на примере из предыдущего раздела: если сообщение было зашифровано по методу гаммирования с обратной связью и в него были внесены указанные в примере изменения, то после расшифрования получатель увидит следующую картину:

  • в измененном блоке все также, как и при обычном гаммировании – вместо верной цифры один стоит навязанная злоумышленником девятка, и больше никаких изменений нет;
  • в блоке, следующем за измененным, картина такая же, как и при простой замене – блок представляет собой случайную бессмысленную комбинацию битов;
  • все прочие блоки остались неизменными;

Таким образом, режим гаммирования с обратной связью имеет те же преимущества, что и обычное гаммирование, и вместе с тем свободен от его недостатков. Гаммирование с ОС устойчиво к перестановкам блоков и к направленным модификациям шифротекста, если только модифицируется не последний блок. Иными словами, злоумышленник, вносящий изменения в шифротекст, не может точно рассчитать их влияние на открытый текст, если, конечно, не обладает секретным ключом. С другой стороны, для этого режима как для частного случая гаммирования, отсутствует проблема “хвоста” – последнего неполного блока данных и в отличие от гаммирования без ОС не так остра проблема уникальности синхропосылки. Поясним последнее замечание: действительно, при обычном гаммировании вырабатываемая гамма однозначно определяется синхропосылкой и ключом:

10. Имитозащита.

Как мы уже неоднократно демонстрировали в примерах, шифрование само по себе не может защитить передаваемые данные от внесения изменений. Это является отражением того факта, что секретность и аутентичность – суть незави¬симые свойства криптографических систем. Таким образом, при организации шифрованной связи нужно отдельно позаботиться об имитозащите передаваемых данных.

Имитозащита есть защита системы шифрованной связи или иной криптосистемы от навязывания ложных данных.

Так как мы рассматриваем системы защиты информации, обеспечивающие необходимые характеристики только путем манипулирования самой информацией безотносительно свойств ее материальных носителей, обеспечение аутентичности сообщения может быть достигнуто только закладкой в него определенной избыточности, которая с достаточной степенью достоверности позволяла бы обнаружить все внесенные в него несанкционированным образом изменения. Самый простой и очевидный способ это сделать – добавить к сообщению дополнительный код, называемый контрольной комбинацией или имитовставкой, зависящий от его содержания:

Любая практическая схема имитозащиты должна обеспечивать эффективную защиту от двух перечисленных выше угроз, чего нельзя сказать об имитовставке – контрольной сумме.

Для вычисления такой контрольной комбинации может быть использована так называемая вычислительно необратимая функция. Функция Y = f(T ) называется вычислительно необратимой, если определение таких значений T, для которых справедливо уравнение f(T ) = Y, то есть вычисление обратной функции T = f–1(Y ) вычислительно невозможно. На практике это означает, что такое значение T не может быть определено более эффективным способом, чем перебором по множеству всех его возможных значений. Размер имитовставки Y |Y | = N должен исключать сколько-нибудь значимую вероятность успешной подделки сообщения, которая в наихудшем для аналитика случае равна p = 2–N.

Ясно, что понятие вычислительной необратимости чрезвычайно трудно формализуемо и поэтому его выполнение практически невозможно проверить для конкретных алгоритмов. Схема имитозащиты, основанная на необратимой функции, устойчива по отношению к первой угрозе. Действительно, чтобы ее реализовать, злоумышленник должен подобрать сообщение T под заданную контрольную комбинацию Y, для чего ему необходимо решить уравнение f(T ) = Y относительно T, что по нашему предположению невозможно за приемлемое время. Однако данная схема имитозащиты не защищает от второй угрозы. Чтобы сделать ее устойчивой к ней, можно передавать имитовставку вместе с сообщением зашифрованной на том же самом или другом ключе. Контрольная комбинация, вычисленная таким образом, в зарубежной литературе называется кодом обнаружения манипуляций с данными (Manipulation Detection Code), и сокращенно обозначается MDC. Для реализации данного метода необходима вычислительно необратимая функция сжатия данных. Слово “сжатие” присутствует в названи

и функции потому, что независимо от размера сообщения размер контрольной комбинации всегда постоянен, и, естественно, в большинстве практических случаев меньше размера сообщения. Однако соответствующая область математики настолько сложна, что вычислительная необратимость пока формально не доказана ни для одного используемого на практике алгоритма сжатия данных. В Российском стандарте на шифрование и имитозащиту данных подход на основе MDC не нашел отражения.

Чтобы злоумышленник не смог реализовать ни одну из перечисленных выше доступных ему угроз по нарушению целостности данных, достаточно обеспечить невозможность вычисления им контрольной комбинации f(T ) для любого текста T. Для этого просто надо сделать алгоритм ее вычисления f(T ) секретным элементом криптосистемы. Последовательное проведение в жизнь принципа Кирхгофа приводит к схеме, в которой функция f сама по себе не секретна, но зависит от вектора секретных параметров – ключа K:

I = f(K ,T ) = f(K,T1,…,Tn), где

T = (T1,…,Tn) – исходный текст, разбитый на блоки фиксированного размера. Выработанная таким способом контрольная комбинация получила название кода аутентификации сообщений (Message Autentification Code) и сокращенно обозначается MAC. В отечественной литературе она иногда (не вполне корректно) именуется криптографической контрольной суммой. Как нам реализовать эту функцию f(K ,T )? В нашем распоряжении имеется алгоритм криптографического преобразования I = EK(T ) (простой замены) ,который обладает необходимыми для построения подобных функций свойствами, однако позволяет работать только с блоками текста фиксированного размера | T | = N.

Первая идея, которая приходит в голову, это зашифровать контрольную сумму, вычисляемую обычным образом. Однако несостоятельность такого подхода очевидна – он позволяет нам защититься от второй из приведенных угроз, однако не вполне защищает от первой. Действительно, злоумышленник, располагающий некоторым перехваченным ранее сообщением как в открытой, так и в зашифрованной форме с имитовставкой, без труда может навязать такой крипто¬системе ложное сообщение – для этого он фабрикует сообщение с точно такой же контрольной суммой, что и имеющееся у него, и снабжает его той же самой имитовставкой. Единственное, что может помешать злоумышленнику в этом, это невозможность корректно зашифровать сфабрикованное сообщение. Однако нам нельзя надеяться на это – требование обеспечения аутентичности сообщения независимо от его секретности остается в силе.

Наш первый подход к задаче построения алгоритма вычисления имитовставки оказался неудачным. Попробуем слегка его улучшить: будем сначала шифровать блоки сообщения, и лишь затем находить контрольную сумму полученных шифроблоков:

f(T) = (EK(T1) + EK(T2) +. ..+ EK(Tn)) mod 2N.

Данный подход устойчив по тем линиям, по которым вскрывался предыдущий, однако и он имеет очевидное слабое место: никак не реагирует на возможную перестановку блоков шифротекста. Для преодоления этого недостатка можно попытаться вместо суммирования использовать другую, некоммутативную функцию комбинирования блоков, однако это порождает множество различных неприятных проблем и поэтому данный подход не нашел практического применения.

Как же нам поступить в сложившейся ситуации? Тут самое время вспомнить про режим гаммирования с обратной связью – в этом режиме каждый блок шифротекста зависит от всех блоков исходного текста от первого до соответствующего ему. Значит, последний блок шифротекста зависит от всех блоков исходного текста, секретного ключа и, вдобавок, устойчив к возможным перестановкам блоков шифротекста, перед которыми спасовал предыдущий вариант. Таким образом, мы можем попытаться использовать его в качестве имитовставки:

Таким образом, криптографические схемы, в которых имитозащита не отделена от шифрования, то есть в качестве кода аутентификации используется часть шифротекста или функция, вычисляемая с использованием только такой части, могут оказаться неустойчивыми к манипуляции с шифротекстом. Отсюда следует, что существуют два пути устранения указанного недостатка:

  • использовать для вычисления имитовставки различные криптоалгоритмы, или различные режимы одного и того же алгоритма;
  • использовать для шифрования и вычисления имитовставки различные ключи;

Заключение.

На этом автор вынужден поставить точку, хотя без рассмотрения осталось большое число важных вопросов, в частности, совсем не были затронуты вопросы реализации Российского стандарта в виде аппарата или программы для ЭВМ, представляющие в последнее время наибольший интерес для широкого круга специалистов. Тем не менее автор надеется, что данная статья будет полезна всем интересующимся криптографическими методами защиты информации. В качестве дополнения к статье прилагается набор уравнений для всех режимов криптопреобразований по ГОСТ 28147-89, являющийся по сути формальным и достаточно полным описанием стандарта.

Литература.

  • Дж. Л. Месси. Введение в современную криптологию. ТИИЭР, т.76, №5, Май 88, М, Мир, 1988, с.24–42.
  • М. Э. Смид, Д. К. Бранстед. Стандарт шифрования данных: прошлое и будущее. ТИИЭР, т.76, №5, Май 88, М, Мир, 1988, с.43–54.
  • У. Диффи. Первые десять лет криптографии с открытым ключом. ТИИЭР, т.76, №5, Май 88, М, Мир, 1988, с.54–74.
  • А. Н. Лебедев. Криптография с открытым ключом и возможности ее практического применения. Тем. Сб. «Защита информации», вып. 2, М.1992, с.129–147.
  • А. В. Спесивцев и др. Защита информации в персональных компьютерах. М., Радио и связь, 1992, с.140–149.
  • ГОСТ 28147–89. Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования.
  • С. Мафтик. Механизмы защиты в сетях ЭВМ. М., Мир, 1992.
  • В. Жельников. Криптография от папируса до компьютера. М., ABF, 1996.

Cipher Madness Game | Fandom

Привет! Это моя первая форумная игра.  Надеюсь, что не удалят.

Суть игры в том, чтобы разгадать и написать то, что зашифровал другой игрок, а потом написать свой шифр.

Тут написаны все уровни игры (да-да, тут есть разные уровни). Всего их ШЕСТЬ. 6!

Уровень заканчивается тогда, когда я скажу «Первый уровень стоп!» или «Второй уровень стоп!», и так далее. Тогда же и начинается новый уровень.

    Обратный шифр

    Например, Письмо — омьсиП. Мы все знаем этот шифр благодаря игре Задом наперёд. Это первый уровень, самый лёгкий.

    Шифр Атбаш

    Например: Злой — Чурх. Шифр простой замены, использованный для еврейского алфавита и получивший оттуда свое название. Шифрование происходит заменой первой буквы алфавита на последнюю, второй на предпоследнюю. (алеф(первая буква) заменяется на тау(последнюю), бет(вторая) заменяется на шин(предпоследняя) из этих сочетаний шифр и получил свое название). Русский и Английский Атбаш показаны на картинке. 

    Шифр Атбаш это второй уровень. Не лёгкий, но и не сложный.

    Шифр Цезаря

    Например: АБВГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ — ГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯАБВ. Шифр Цезаря — один из древнейших шифров. Этот шифр назван в честь римского консула Гая Юлия Цезаря, использовавшего его для секретной переписки со своими генералами. Идея данного шифрования заключается в замене всех букв послания на буквы, находящиеся на X позиций от текущей в алфавите. К слову сказать, Цезарь использовал этот шифр со сдвигом в 3 буквы.. Шифр Цезаря можно классифицировать как шифр подстановки, при более узкой классификации — шифр простой замены. Естественным развитием шифра Цезаря стал шифр Виженера. С точки зрения современного криптоанализа, шифр Цезаря не имеет приемлимой безопасности — его легко взломать.

    Шифр Цезаря это третий уровень, он наравне с Атбаш’ом.

    Шифр Маршрутной Перестановки

    Широкое распространение получили шифры перестановки, использующие некоторую геометрическую фигуру. Преобразования из этого шифра состоят в том, что в фигуру исходный текст вписывается по ходу одного «маршрута», а затем по ходу другого выписывается с нее. Такой шифр называют маршрутной перестановкой. Например, можно вписывать исходное сообщение в прямоугольную таблицу, выбрав такой маршрут: по горизонтали, начиная с левого верхнего угла поочередно слева направо и справа налево. Выписывать же сообщение будем по другому маршруту: по вертикали, начиная с верхнего правого угла и двигаясь поочередно сверху вниз и снизу вверх [2] Зашифруем, например, указанным способом фразу: ПРИМЕРМАРШРУТНОЙПЕРЕСТАНОВКИ используя прямоугольник размера четыре на семь:

    П Р И М Е Р М Н Т У Р Ш Р А О Й П Е Р Е С И К В О Н А Т

    Зашифрованная фраза выглядит так: МАСТАЕРРЕШРНОЕРМИУПВКЙТРПНОИ Теоретически маршруты могут быть значительно более изощренными, однако запутанность маршрутов усложняет использование таких шифров.

    Маршрутная перестановка это четвёртый уровень. Маршрутная перестановка не сравнится с Атбашем и Шифром Цезаря, поскольку шифр этот сложнее будет.

    Шифр ROT

    Этот шифр знаком многим детям. Ключ к шифру очень прост: каждая буква алфавита заменяется на последующую букву, поэтому, А заменяется на Б, Б заменяется на В, и так далее. «ROT1» буквально означает «вращать на 1 букву вперед по алфавиту». Фраза, «Я все знаю» превратится в секретную фразу «А гтё кобя». Шифр ROT13 означает, что буквы первой половины алфавита заменяются на буквы второй половины алфавита (см.рисунок). Этот шифр предназначен для развлечения, потому что его, легко понять и использовать, и столь же легко расшифровать, даже если ключ используется в обратном направлении.

    Шифр ROT — пятый уровень.

    Код Морзе

    Несмотря на свое название, код Морзе не является кодом — это шифр. Каждая буква алфавита, цифры от 0 до 9 и некоторые символы пунктуации, заменены на последовательность коротких и длинных звуковых сигналов, которые часто называют «точка и тире». А становится «• — », Б становится « — • • •» и так далее. В отличие от большинства других шифров, код Морзе не используется для сокрытия сообщений. Код Морзе начал широко применяться с изобретением телеграфа Сэмюэлем Морзе. Это было первое широко-используемое электрическое приспособление для передачи сообщений на дальние расстояния. Для этого требовалось прокладывать линии проводов между населенными пунктами. Для обеспечения работы был необходим электрический ток. Электрический ток мог быть принят приёмником за много километров, а точки и тире моделировались путем включения и выключения тока. Телеграф произвел революцию в средствах массовой информации, и позволял немедленно передавать сообщения о событиях, произошедшие в одной стране, по всему миру. Код Морзе изменил характер войны, позволяя обеспечивать мгновенную связь с войсками на большом расстоянии.

    Поскольку весь код Морзе не запомнить, вот вам переводчик с моржиного (ой, с Морзе). Если ВАМ задали такую задачу — внимательно смотрите на картинку, она подскажет весь алфавит. Это последний уровень — шестой.

    Переводчик

    Поможет вам с двумя шифрами сразу — http://4txt.ru/morze и http://4txt.ru/perevernut-zerkalno .

    Шифр русский алфавит. До сих пор неразгаданные шифры и таинственные коды. Что значит быть дешифровальщиком

    В шифрах замены (или шифрах подстановки), в отличие от , элементы текста не меняют свою последовательность, а изменяются сами, т. е. происходит замена исходных букв на другие буквы или символы (один или несколько) по неким правилам.

    На этой страничке описаны шифры, в которых замена происходит на буквы или цифры. Когда же замена происходит на какие-то другие не буквенно-цифровые символы, на комбинации символов или рисунки, это называют прямым .

    Моноалфавитные шифры

    В шифрах с моноалфавитной заменой каждая буква заменяется на одну и только одну другую букву/символ или группу букв/символов. Если в алфавите 33 буквы, значит есть 33 правила замены: на что менять А, на что менять Б и т.д.

    Такие шифры довольно легко расшифровать даже без знания ключа. Делается это при помощи частотного анализа зашифрованного текста — надо посчитать, сколько раз каждая буква встречается в тексте, и затем поделить на общее число букв. Получившуюся частоту надо сравнить с эталонной. Самая частая буква для русского языка — это буква О, за ней идёт Е и т.д. Правда, работает частотный анализ на больших литературных текстах. Если текст маленький или очень специфический по используемым словам, то частотность букв будет отличаться от эталонной, и времени на разгадывание придётся потратить больше. Ниже приведена таблица частотности букв (то есть относительной частоты встречаемых в тексте букв) русского языка, рассчитанная на базе НКРЯ .

    Использование метода частотного анализа для расшифровки шифрованных сообщений красиво описано во многих литературных произведениях, например, у Артура Конана Дойля в романе « » или у Эдгара По в « ».

    Составить кодовую таблицу для шифра моноалфавитной замены легко, но запомнить её довольно сложно и при утере восстановить практически невозможно, поэтому обычно придумывают какие-то правила составления таких кодовых страниц. Ниже приведены самые известные из таких правил.

    Случайный код

    Как я уже писал выше, в общем случае для шифра замены надо придумать, какую букву на какую надо заменять. Самое простое — взять и случайным образом перемешать буквы алфавита, а потом их выписать под строчкой алфавита. Получится кодовая таблица. Например, вот такая:

    Число вариантов таких таблиц для 33 букв русского языка = 33! ≈ 8.683317618811886*10 36 . С точки зрения шифрования коротких сообщений — это самый идеальный вариант: чтобы расшифровать, надо знать кодовую таблицу. Перебрать такое число вариантов невозможно, а если шифровать короткий текст, то и частотный анализ не применишь.

    Но для использования в квестах такую кодовую таблицу надо как-то по-красивее преподнести. Разгадывающий должен для начала эту таблицу либо просто найти, либо разгадать некую словесно-буквенную загадку. Например, отгадать или решить .

    Ключевое слово

    Один из вариантов составления кодовой таблицы — использование ключевого слова. Записываем алфавит, под ним вначале записываем ключевое слово, состоящее из неповторяющихся букв, а затем выписываем оставшиеся буквы. Например, для слова «манускрипт» получим вот такую таблицу:

    Как видим, начало таблицы перемешалось, а вот конец остался неперемешенным. Это потому, что самая «старшая» буква в слове «манускрипт» — буква «У», вот после неё и остался неперемешенный «хвост». Буквы в хвосте останутся незакодированными. Можно оставить и так (так как большая часть букв всё же закодирована), а можно взять слово, которое содержит в себе буквы А и Я, тогда перемешаются все буквы, и «хвоста» не будет.

    Само же ключевое слово можно предварительно тоже загадать, например при помощи или . Например, вот так:

    Разгадав арифметический ребус-рамку и сопоставив буквы и цифры зашифрованного слова, затем нужно будет получившееся слово вписать в кодовую таблицу вместо цифр, а оставшиеся буквы вписать по-порядку. Получится вот такая кодовая таблица:

    Атбаш

    Изначально шифр использовался для еврейского алфавита, отсюда и название. Слово атбаш (אתבש) составлено из букв «алеф», «тав», «бет» и «шин», то есть первой, последней, второй и предпоследней букв еврейского алфавита. Этим задаётся правило замены: алфавит выписывается по порядку, под ним он же выписывается задом наперёд. Тем самым первая буква кодируется в последнюю, вторая — в предпоследнюю и т.д.

    Фраза «ВОЗЬМИ ЕГО В ЭКСЕПШН» превращается при помощи этого шифра в «ЭРЧГТЦ ЪЬР Э ВФНЪПЖС». Онлайн-калькулятор шифра Атбаш

    ROT1

    Этот шифр известен многим детям. Ключ прост: каждая буква заменяется на следующую за ней в алфавите. Так, A заменяется на Б, Б на В и т.д., а Я заменяется на А. «ROT1» значит «ROTate 1 letter forward through the alphabet» (англ. «поверните/сдвиньте алфавит на одну букву вперед»). Сообщение «Хрюклокотам хрюклокотамит по ночам» станет «Цсялмплпубн цсялмплпубнйу рп опшбн». ROT1 весело использовать, потому что его легко понять даже ребёнку, и легко применять для шифрования. Но его так же легко и расшифровать.

    Шифр Цезаря

    Шифр Цезаря — один из древнейших шифров. При шифровании каждая буква заменяется другой, отстоящей от неё в алфавите не на одну, а на большее число позиций. Шифр назван в честь римского императора Гая Юлия Цезаря, использовавшего его для секретной переписки. Он использовал сдвиг на три буквы (ROT3). Шифрование для русского алфавита многие предлагают делать с использованием такого сдвига:

    Я всё же считаю, что в русском языке 33 буквы, поэтому предлагаю вот такую кодовую таблицу:

    Интересно, что в этом варианте в алфавите замены читается фраза «где ёж?»:)

    Но сдвиг ведь можно делать на произвольное число букв — от 1 до 33. Поэтому для удобства можно сделать диск, состоящий из двух колец, вращающихся относительно друг друга на одной оси, и написать на кольцах в секторах буквы алфавита. Тогда можно будет иметь под рукой ключ для кода Цезаря с любым смещением. А можно совместить на таком диске шифр Цезаря с атбашем, и получится что-то вроде этого:

    Собственно, поэтому такие шифры и называются ROT — от английского слова «rotate» — «вращать».

    ROT5

    В этом варианте кодируются только цифры, остальной текст остаётся без изменений. Производится 5 замен, поэтому и ROT5: 0↔5, 1↔6, 2↔7, 3↔8, 4↔9.

    ROT13

    ROT13 — это вариация шифра Цезаря для латинского алфавита со сдвигом на 13 символов. может означать HTTP:⁄⁄ .

    Квадрат Полибия

    Полибий — греческий историк, полководец и государственный деятель, живший в III веке до н.э. Он предложил оригинальный код простой замены, который стал известен как «квадрат Полибия» (англ. Polybius square) или шахматная доска Полибия. Данный вид кодирования изначально применялся для греческого алфавита, но затем был распространен на другие языки. Буквы алфавита вписываются в квадрат или подходящий прямоугольник. Если букв для квадрата больше, то их можно объединять в одной ячейке.

    Такую таблицу можно использовать как в шифре Цезаря. Для шифрования на квадрате находим букву текста и вставляем в шифровку нижнюю от неё в том же столбце. Если буква в нижней строке, то берём верхнюю из того же столбца. Для кириллицы можно использовать таблицу РОТ11 (аналог шифра Цезаря со сдвигом на 11 символов):

    Буквы первой строки кодируются в буквы второй, второй — в третью, а третьей — в первую.

    Но лучше, конечно, использовать «фишку» квадрата Полибия — координаты букв:

      Под каждой буквой кодируемого текста записываем в столбик две координаты (верхнюю и боковую). Получится две строки. Затем выписываем эти две строки в одну строку, разбиваем её на пары цифр и используя эти пары как координаты, вновь кодируем по квадрату Полибия.

      Можно усложнить. Исходные координаты выписываем в строку без разбиений на пары, сдвигаем на нечётное количество шагов, разбиваем полученное на пары и вновь кодируем.

    Квадрат Полибия можно создавать и с использованием кодового слова. Сначала в таблицу вписывается кодовое слово, затем остальные буквы. Кодовое слово при этом не должно содержать повторяющихся букв.

    Вариант шифра Полибия используют в тюрьмах, выстукивая координаты букв — сначала номер строки, потом номер буквы в строке.

    Стихотворный шифр

    Этот метод шифрования похож на шифр Полибия, только в качестве ключа используется не алфавит, а стихотворение, которое вписывается построчно в квадрат заданного размера (например, 10×10). Если строка не входит, то её «хвост» обрезается. Далее полученный квадрат используется для кодирования текста побуквенно двумя координатами, как в квадрате Полибия. Ну чем не шифр? Самый что ни на есть шифр замены. В качестве кодовой таблицы выступает клавиатура.

    Таблица перекодировки выглядит вот так:

    Литорея

    Литорея (от лат. littera — буква) — тайнописание, род шифрованного письма, употреблявшегося в древнерусской рукописной литературе. Известна литорея двух родов: простая и мудрая. Простая, иначе называемая тарабарской грамотой, заключается в следующем. Если «е» и «ё» считать за одну букву, то в русском алфавите остаётся тридцать две буквы, которые можно записать в два ряда — по шестнадцать букв в каждом:

    Получится русский аналог шифра ROT13 — РОТ16 🙂 При шифровке верхнюю букву меняют на нижнюю, а нижнюю — на верхнюю. Ещё более простой вариант литореи — оставляют только двадцать согласных букв:

    Получается шифр РОТ10 . При шифровании меняют только согласные, а гласные и остальные, не попавшие в таблицу, оставляют как есть. Получается что-то типа «словарь → лсошамь» и т. п.

    Мудрая литорея предполагает более сложные правила подстановки. В разных дошедших до нас вариантах используются подстановки целых групп букв, а также числовые комбинации: каждой согласной букве ставится в соответствие число, а потом совершаются арифметические действия над получившейся последовательностью чисел.

    Шифрование биграммами

    Шифр Плейфера

    Шифр Плейфера — ручная симметричная техника шифрования, в которой впервые использована замена биграмм. Изобретена в 1854 году Чарльзом Уитстоном. Шифр предусматривает шифрование пар символов (биграмм), вместо одиночных символов, как в шифре подстановки и в более сложных системах шифрования Виженера. Таким образом, шифр Плейфера более устойчив к взлому по сравнению с шифром простой замены, так как затрудняется частотный анализ.

    Шифр Плейфера использует таблицу 5х5 (для латинского алфавита, для русского алфавита необходимо увеличить размер таблицы до 6х6), содержащую ключевое слово или фразу. Для создания таблицы и использования шифра достаточно запомнить ключевое слово и четыре простых правила. Чтобы составить ключевую таблицу, в первую очередь нужно заполнить пустые ячейки таблицы буквами ключевого слова (не записывая повторяющиеся символы), потом заполнить оставшиеся ячейки таблицы символами алфавита, не встречающимися в ключевом слове, по порядку (в английских текстах обычно опускается символ «Q», чтобы уменьшить алфавит, в других версиях «I» и «J» объединяются в одну ячейку). Ключевое слово и последующие буквы алфавита можно вносить в таблицу построчно слева-направо, бустрофедоном или по спирали из левого верхнего угла к центру. Ключевое слово, дополненное алфавитом, составляет матрицу 5х5 и является ключом шифра.

    Для того, чтобы зашифровать сообщение, необходимо разбить его на биграммы (группы из двух символов), например «Hello World» становится «HE LL OW OR LD», и отыскать эти биграммы в таблице. Два символа биграммы соответствуют углам прямоугольника в ключевой таблице. Определяем положения углов этого прямоугольника относительно друг друга. Затем руководствуясь следующими 4 правилами зашифровываем пары символов исходного текста:

      1) Если два символа биграммы совпадают, добавляем после первого символа «Х», зашифровываем новую пару символов и продолжаем. В некоторых вариантах шифра Плейфера вместо «Х» используется «Q».

      2) Если символы биграммы исходного текста встречаются в одной строке, то эти символы замещаются на символы, расположенные в ближайших столбцах справа от соответствующих символов. Если символ является последним в строке, то он заменяется на первый символ этой же строки.

      3) Если символы биграммы исходного текста встречаются в одном столбце, то они преобразуются в символы того же столбца, находящимися непосредственно под ними. Если символ является нижним в столбце, то он заменяется на первый символ этого же столбца.

      4) Если символы биграммы исходного текста находятся в разных столбцах и разных строках, то они заменяются на символы, находящиеся в тех же строках, но соответствующие другим углам прямоугольника.

    Для расшифровки необходимо использовать инверсию этих четырёх правил, откидывая символы «Х» (или «Q») , если они не несут смысла в исходном сообщении.

    Рассмотрим пример составления шифра. Используем ключ «Playfair example», тогда матрица примет вид:

    Зашифруем сообщение «Hide the gold in the tree stump». Разбиваем его на пары, не забывая про правило . Получаем: «HI DE TH EG OL DI NT HE TR EX ES TU MP». Далее применяем правила -:

      1. Биграмма HI формирует прямоугольник, заменяем её на BM.

      2. Биграмма DE расположена в одном столбце, заменяем её на ND.

      3. Биграмма TH формирует прямоугольник, заменяем её на ZB.

      4. Биграмма EG формирует прямоугольник, заменяем её на XD.

      5. Биграмма OL формирует прямоугольник, заменяем её на KY.

      6. Биграмма DI формирует прямоугольник, заменяем её на BE.

      7. Биграмма NT формирует прямоугольник, заменяем её на JV.

      8. Биграмма HE формирует прямоугольник, заменяем её на DM.

      9. Биграмма TR формирует прямоугольник, заменяем её на UI.

      10. Биграмма EX находится в одной строке, заменяем её на XM.

      11. Биграмма ES формирует прямоугольник, заменяем её на MN.

      12. Биграмма TU находится в одной строке, заменяем её на UV.

      13. Биграмма MP формирует прямоугольник, заменяем её на IF.

    Получаем зашифрованный текст «BM ND ZB XD KY BE JV DM UI XM MN UV IF». Таким образом сообщение «Hide the gold in the tree stump» преобразуется в «BMNDZBXDKYBEJVDMUIXMMNUVIF».

    Двойной квадрат Уитстона

    Чарльз Уитстон разработал не только шифр Плейфера, но и другой метод шифрования биграммами, который называют «двойным квадратом». Шифр использует сразу две таблицы, размещенные по одной горизонтали, а шифрование идет биграммами, как в шифре Плейфера.

    Имеется две таблицы со случайно расположенными в них русскими алфавитами.

    Перед шифрованием исходное сообщение разбивают на биграммы. Каждая биграмма шифруется отдельно. Первую букву биграммы находят в левой таблице, а вторую букву — в правой таблице. Затем мысленно строят прямоугольник так, чтобы буквы биграммы лежали в его противоположных вершинах. Другие две вершины этого прямоугольника дают буквы биграммы шифртекста. Предположим, что шифруется биграмма исходного текста ИЛ. Буква И находится в столбце 1 и строке 2 левой таблицы. Буква Л находится в столбце 5 и строке 4 правой таблицы. Это означает, что прямоугольник образован строками 2 и 4, а также столбцами 1 левой таблицы и 5 правой таблицы. Следовательно, в биграмму шифртекста входят буква О, расположенная в столбце 5 и строке 2 правой таблицы, и буква В, расположенная в столбце 1 и строке 4 левой таблицы, т.е. получаем биграмму шифртекста ОВ.

    Если обе буквы биграммы сообщения лежат в одной строке, то и буквы шифртекста берут из этой же строки. Первую букву биграммы шифртекста берут из левой таблицы в столбце, соответствующем второй букве биграммы сообщения. Вторая же буква биграммы шифртекста берется из правой таблицы в столбце, соответствующем первой букве биграммы сообщения. Поэтому биграмма сообщения ТО превращается в биграмму шифртекста ЖБ. Аналогичным образом шифруются все биграммы сообщения:

    Сообщение ПР ИЛ ЕТ АЮ _Ш ЕС ТО ГО

    Шифртекст ПЕ ОВ ЩН ФМ ЕШ РФ БЖ ДЦ

    Шифрование методом «двойного квадрата» дает весьма устойчивый к вскрытию и простой в применении шифр. Взламывание шифртекста «двойного квадрата» требует больших усилий, при этом длина сообщения должна быть не менее тридцати строк, а без компьютера вообще не реально.

    Полиалфавитные шифры

    Шифр Виженера

    Естественным развитием шифра Цезаря стал шифр Виженера. В отличие от моноалфавитных это уже полиалфавитный шифр. Шифр Виженера состоит из последовательности нескольких шифров Цезаря с различными значениями сдвига. Для зашифровывания может использоваться таблица алфавитов, называемая «tabula recta» или «квадрат (таблица) Виженера». На каждом этапе шифрования используются различные алфавиты, выбираемые в зависимости от буквы ключевого слова.

    Для латиницы таблица Виженера может выглядеть вот так:

    Для русского алфавита вот так:

    Легко заметить, что строки этой таблицы — это ROT-шифры с последовательно увеличивающимся сдвигом.

    Шифруют так: под строкой с исходным текстом во вторую строку циклически записывают ключевое слово до тех пор, пока не заполнится вся строка. У каждой буквы исходного текста снизу имеем свою букву ключа. Далее в таблице находим кодируемую букву текста в верхней строке, а букву кодового слова слева. На пересечении столбца с исходной буквой и строки с кодовой буквой будет находиться искомая шифрованная буква текста.

    Важным эффектом, достигаемым при использовании полиалфавитного шифра типа шифра Виженера, является маскировка частот появления тех или иных букв в тексте, чего лишены шифры простой замены. Поэтому к такому шифру применить частотный анализ уже не получится.

    Для шифрования шифром Виженера можно воспользоваться Онлайн-калькулятором шифра Виженера . Для различных вариантов шифра Виженера со сдвигом вправо или влево, а также с заменой букв на числа можно использовать приведённые ниже таблицы:

    Шифр Гронсвельда

    Книжный шифр

    Если же в качестве ключа использовать целую книгу (например, словарь), то можно зашифровывать не отдельные буквы, а целые слова и даже фразы. Тогда координатами слова будут номер страницы, номер строки и номер слова в строке. На каждое слово получится три числа. Можно также использовать внутреннюю нотацию книги — главы, абзацы и т.п. Например, в качестве кодовой книги удобно использовать Библию, ведь там есть четкое разделение на главы, и каждый стих имеет свою маркировку, что позволяет легко найти нужную строку текста. Правда, в Библии нет современных слов типа «компьютер» и «интернет», поэтому для современных фраз лучше, конечно, использовать энциклопедический или толковый словарь.

    Это были шифры замены, в которых буквы заменяются на другие. А ещё бывают , в которых буквы не заменяются, а перемешиваются между собой.

    Моих воспоминаний с детских лет + воображения хватило ровно на один квест: десяток заданий, которые не дублируются.
    Но детям забава понравилась, они просили еще квесты и пришлось лезть в инет.
    В этой статье не будет описания сценария, легенд, оформления. Но будет 13 шифров, чтобы закодировать задания к квесту.

    Шифр №1. Картинка

    Рисунок или фото, которое напрямую указывает место, где спрятана следующая подсказка, или намек на него: веник +розетка = пылесос
    Усложнение: сделайте паззл, разрезав фото на несколько частей.

    Шифр 2. Чехарда.

    Поменяйте в слове буквы местами: ДИВАН = НИДАВ

    Шифр 3. Греческий алфавит.

    Закодируйте послание буквами греческого алфавита, а детям выдайте ключ:

    Шифр 4. Наоборот.

    Пишете задание задом наперед:

    • каждое слово:
      Етищи далк доп йонсос
    • или все предложение, или даже абзац:
      етсем морком момас в — акзаксдоп яащюуделС. итуп монрев ан ыВ

    Шифр 5. Зеркально.

    (когда я делала квест своим детям, то в самом начале выдала им «волшебный мешочек»: там был ключ к «греческому алфавиту», зеркало, «окошки», ручки и листы бумаги, и еще всякая ненужная всячина для запутывания. Находя очередную загадку, они должны были сами сообразить, что из мешочка поможет найти отгадку)

    Шифр 6. Ребус.

    Слово кодируется в картинках:

    Шифр 7. Следующая буква.

    Пишем слово, заменяя все буквы в нем на следующие по алфавиту (тогда Я заменяется на А, по кругу). Или предыдущие, или следующие через 5 букв:).

    ШКАФ = ЩЛБХ

    Шифр 8. Классика в помощь.

    Я брала стихотворение (и говорила детям, какое именно) и шифр из 2х цифр: № строки № буквы в строке.

    Пример:

    Пушкин «Зимний вечер»

    Буря мглою небо кроет,
    Вихри снежные крутя;
    То, как зверь, она завоет,
    То заплачет, как дитя,
    То по кровле обветшалой
    Вдруг соломой зашумит,
    То, как путник запоздалый,
    К нам в окошко застучит.

    21 44 36 32 82 82 44 33 12 23 82 28

    прочитали, где подсказка? 🙂

    Шифр 9. Темница.

    В решетку 3х3 вписываете буквы:

    Тогда слово ОКНО шифруется так:

    Шифр 10. Лабиринт.

    Моим детям такой шифр пришелся по душе, он непохож на остальные, потому что не столько для мозгов, сколько на внимание.

    Итак:

    на длинную нитку/веревку цепляете буквы по порядку, как они идут в слове. Затем веревку растягиваете, закручиваете и всячески запутываете между опорами (деревьями, ножками итд). Пройдя по нитке, как по лабиринту, от 1й буквы до последней, дети узнают слово-подсказку.

    А представьте, если обмотать таким образом одного из взрослых гостей!
    Дети читают — Следующая подсказка на дяде Васе.
    И бегут ощупывать дядю Васю. Эх, если он еще и щекотки боится, то весело будет всем!

    Шифр 11. Невидимые чернила.

    Восковой свечкой пишете слово. Если закрасить лист акварелью, то его можно будет прочитать.
    (есть и другие невидимые чернила.. молоко, лимон, еще что-то.. Но у меня в доме оказалась только свечка:))

    Шифр 12. Белиберда.

    Гласные буквы остаются без изменений, а согласные меняются, согласно ключу.
    например:
    ОВЕКЬ ЩОМОЗКО
    читается как — ОЧЕНЬ ХОЛОДНО, если знать ключ:
    Д Л Х Н Ч
    З М Щ К В

    Шифр 13. Окошки.

    Детям понравилось неимоверно! Они потом этими окошками весь день друг другу послания шифровали.
    Итак: на одном листе вырезаем окошки, столько, сколько букв в слове. Это трафарет, его прикладываем к чистому листу и «в окошках» пишем слово-подсказку. Затем трафарет убираем и на оставшемся чистом месте листа пишем много разных других ненужных букв. Прочитать шифр можно, если приложить трафарет с окошками.
    Дети сначала впали в ступор, когда нашли лист, испещренный буквами. Потом крутили туда-сюда трафарет, его же нужно еще правильной стороной приложить!

    Шифр 14. Карта, Билли!

    Нарисуйте карту и отметьте (Х) место с кладом.
    Когда я делала своим квест первый раз, то решила что карта — это им очень просто, поэтому нужно ее сделать загадочней (потом выяснилось, что детям хватило бы и просто карты, чтобы запутаться и бежать в противоположном направлении)…

    Это схема нашей улицы. Подсказки здесь — номера домов (чтоб понять, что это вообще наша улица) и хаски. Такая собака живет у соседа напротив.
    Дети не сразу узнали местность, задавали мне наводящие вопросы..
    Тогда в квесте участвовало 14 детей, поэтому я их обьединила в 3 команды. У них было 3 варианта этой карты и на каждом помечено свое место. В итоге, каждая команда нашла по одному слову:
    «ПОКАЖИТЕ» «СКАЗКУ» «РЕПКА»
    Это было следующее задание:). После него остались уморительные фото!
    На 9ти летие сына не было времени выдумывать квест и я его купила на сайте MasterFuns .. На свой страх и риск, потому что описание там не очень.
    Но нам с детьми понравилось, потому что:

    1. недорого (аналог где-то 4х долларов за комплект)
    2. быстро (заплатила — скачала-распечатала — на все про все минут 15-20)
    3. заданий много, с запасом. Ихотя мне не все загадки понравились, но там было из чего выбрать, и можно было вписать свое задание
    4. все оформлено в одном, монстерском, стиле и это придает празднику эффект. Помимо самих заданий к квесту, в комплект входят: открытка, флажки, украшения для стола, приглашения гостям. И все -в монстрах! 🙂
    5. помимо 9ти летнего именинника и его друзей, у меня есть еще 5тилетняя дочка. Задания ей не по силам, но для нее и подружки тоже нашлось развлечение — 2 игры с монстрами, которые тоже были в наборе. Фух, в итоге — все довольны!

    Поскольку шифров в мире насчитывается огромное количество, то рассмотреть все шифры невозможно не только в рамках данной статьи, но и целого сайта. Поэтому рассмотрим наиболее примитивные системы шифрации, их применение, а так же алгоритмы расшифровки. Целью своей статьи я ставлю максимально доступно объяснить широкому кругу пользователей принципов шифровки \ дешифровки, а так же научить примитивным шифрам.

    Еще в школе я пользовался примитивным шифром, о котором мне поведали более старшие товарищи. Рассмотрим примитивный шифр «Шифр с заменой букв цифрами и обратно».

    Нарисуем таблицу, которая изображена на рисунке 1. Цифры располагаем по порядку, начиная с единицы, заканчивая нулем по горизонтали. Ниже под цифрами подставляем произвольные буквы или символы.

    Рис. 1 Ключ к шифру с заменой букв и обратно.

    Теперь обратимся к таблице 2, где алфавиту присвоена нумерация.

    Рис. 2 Таблица соответствия букв и цифр алфавитов.

    Теперь зашифруем словоК О С Т Е Р :

    1) 1. Переведем буквы в цифры:К = 12, О = 16, С =19, Т = 20, Ё = 7, Р = 18

    2) 2. Переведем цифры в символы согласно таблицы 1.

    КП КТ КД ПЩ Ь КЛ

    3) 3. Готово.

    Этот пример показывает примитивный шифр. Рассмотрим похожие по сложности шрифты.

    1. 1. Самым простым шифром является ШИФР С ЗАМЕНОЙ БУКВ ЦИФРАМИ. Каждой букве соответствует число по алфавитному порядку. А-1, B-2, C-3 и т.д.
    Например слово «TOWN » можно записать как «20 15 23 14», но особой секретности и сложности в дешифровке это не вызовет.

    2. Также можно зашифровывать сообщения с помощью ЦИФРОВОЙ ТАБЛИЦЫ. Её параметры могут быть какими угодно, главное, чтобы получатель и отправитель были в курсе. Пример цифровой таблицы.

    Рис. 3 Цифровая таблица. Первая цифра в шифре – столбец, вторая – строка или наоборот. Так слово «MIND» можно зашифровать как «33 24 34 14».

    3. 3. КНИЖНЫЙ ШИФР
    В таком шифре ключом является некая книга, имеющаяся и у отправителя и у получателя. В шифре обозначается страница книги и строка, первое слово которой и является разгадкой. Дешифровка невозможна, если книги у отправителя и корреспондента разных годов издания и выпуска. Книги обязательно должны быть идентичными.

    4. 4. ШИФР ЦЕЗАРЯ (шифр сдвига, сдвиг Цезаря)
    Известный шифр. Сутью данного шифра является замена одной буквы другой, находящейся на некоторое постоянное число позиций левее или правее от неё в алфавите. Гай Юлий Цезарь использовал этот способ шифрования при переписке со своими генералами для защиты военных сообщений. Этот шифр довольно легко взламывается, поэтому используется редко. Сдвиг на 4. A = E, B= F, C=G, D=H и т.д.
    Пример шифра Цезаря: зашифруем слово « DEDUCTION » .
    Получаем: GHGXFWLRQ . (сдвиг на 3)

    Еще пример:

    Шифрование с использованием ключа К=3 . Буква «С» «сдвигается» на три буквы вперёд и становится буквой «Ф». Твёрдый знак, перемещённый на три буквы вперёд, становится буквой «Э», и так далее:

    Исходный алфавит:А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я

    Шифрованный:Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я А Б В

    Оригинальный текст:

    Съешь же ещё этих мягких французских булок, да выпей чаю.

    Шифрованный текст получается путём замены каждой буквы оригинального текста соответствующей буквой шифрованного алфавита:

    Фэзыя йз зьи ахлш пвёнлш чугрщцкфнлш дцосн, жг еютзм ъгб.

    5. ШИФР С КОДОВЫМ СЛОВОМ
    Еще один простой способ как в шифровании, так и в расшифровке. Используется кодовое слово (любое слово без повторяющихся букв). Данное слово вставляется впереди алфавита и остальные буквы по порядку дописываются, исключая те, которые уже есть в кодовом слове. Пример: кодовое слово – NOTEPAD.
    Исходный: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
    Замена:N O T E P A D B C F G H I J K L M Q R S U V W X Y Z

    6. 6. ШИФР АТБАШ
    Один из наиболее простых способов шифрования. Первая буква алфавита заменяется на последнюю, вторая – на предпоследнюю и т.д.
    Пример: « SCIENCE » = HXRVMXV

    7. 7. ШИФР ФРЕНСИСА БЭКОНА
    Один из наиболее простых методов шифрования. Для шифрования используется алфавит шифра Бэкона: каждая буква слова заменяется группой из пяти букв «А» или «B» (двоичный код).

    a AAAAA g AABBA m ABABB s BAAAB y BABBA

    b AAAAB h AABBB n ABBAA t BAABA z BABBB

    c AAABA i ABAAA o ABBAB u BAABB

    d AAABB j BBBAA p ABBBA v BBBAB

    e AABAA k ABAAB q ABBBB w BABAA

    f AABAB l ABABA r BAAAA x BABAB

    Сложность дешифрования заключается в определении шифра. Как только он определен, сообщение легко раскладывается по алфавиту.
    Существует несколько способов кодирования.
    Также можно зашифровать предложение с помощью двоичного кода. Определяются параметры (например, «А» — от A до L, «В» — от L до Z). Таким образом, BAABAAAAABAAAABABABB означает TheScience of Deduction ! Этот способ более сложен и утомителен, но намного надежнее алфавитного варианта.

    8. 8. ШИФР БЛЕЗА ВИЖЕНЕРА.
    Этот шифр использовался конфедератами во время Гражданской войны. Шифр состоит из 26 шифров Цезаря с различными значениями сдвига (26 букв лат.алфавита). Для зашифровывания может использоваться tabula recta (квадрат Виженера). Изначально выбирается слово-ключ и исходный текст. Слово ключ записывается циклически, пока не заполнит всю длину исходного текста. Далее по таблице буквы ключа и исходного текста пересекаются в таблице и образуют зашифрованный текст.

    Рис. 4 Шифр Блеза Виженера

    9. 9. ШИФР ЛЕСТЕРА ХИЛЛА
    Основан на линейной алгебре. Был изобретен в 1929 году.
    В таком шифре каждой букве соответствует число (A = 0, B =1 и т.д.). Блок из n-букв рассматривается как n-мерный вектор и умножается на (n х n) матрицу по mod 26. Матрица и является ключом шифра. Для возможности расшифровки она должна быть обратима в Z26n.
    Для того, чтобы расшифровать сообщение, необходимо обратить зашифрованный текст обратно в вектор и умножить на обратную матрицу ключа. Для подробной информации – Википедия в помощь.

    10. 10. ШИФР ТРИТЕМИУСА
    Усовершенствованный шифр Цезаря. При расшифровке легче всего пользоваться формулой:
    L= (m+k) modN , L-номер зашифрованной буквы в алфавите, m-порядковый номер буквы шифруемого текста в алфавите, k-число сдвига, N-количество букв в алфавите.
    Является частным случаем аффинного шифра.

    11. 11. МАСОНСКИЙ ШИФР



    12. 12. ШИФР ГРОНСФЕЛЬДА

    По своему содержанию этот шифр включает в себя шифр Цезаря и шифр Виженера, однако в шифре Гронсфельда используется числовой ключ. Зашифруем слово “THALAMUS”, используя в качестве ключа число 4123. Вписываем цифры числового ключа по порядку под каждой буквой слова. Цифра под буквой будет указывать на количество позиций, на которые нужно сдвинуть буквы. К примеру вместо Т получится Х и т.д.

    T H A L A M U S
    4 1 2 3 4 1 2 3

    T U V W X Y Z
    0 1 2 3 4

    В итоге: THALAMUS = XICOENWV

    13. 13. ПОРОСЯЧЬЯ ЛАТЫНЬ
    Чаще используется как детская забава, особой трудности в дешифровке не вызывает. Обязательно употребление английского языка, латынь здесь ни при чем.
    В словах, начинающихся с согласных букв, эти согласные перемещаются назад и добавляется “суффикс” ay. Пример: question = estionquay. Если же слово начинается с гласной, то к концу просто добавляется ay, way, yay или hay (пример: a dog = aay ogday).
    В русском языке такой метод тоже используется. Называют его по-разному: “синий язык”, “солёный язык”, “белый язык”, “фиолетовый язык”. Таким образом, в Синем языке после слога, содержащего гласную, добавляется слог с этой же гласной, но с добавлением согласной “с” (т.к. язык синий). Пример:Информация поступает в ядра таламуса = Инсифорсомасацисияся поссотусупасаетсе в ядсяраса тасаласамусусаса.
    Довольно увлекательный вариант.

    14. 14. КВАДРАТ ПОЛИБИЯ
    Подобие цифровой таблицы. Существует несколько методов использования квадрата Полибия. Пример квадрата Полибия: составляем таблицу 5х5 (6х6 в зависимости от количества букв в алфавите).

    1 МЕТОД. Вместо каждой буквы в слове используется соответствующая ей буква снизу (A = F, B = G и т.д.). Пример: CIPHER — HOUNIW.
    2 МЕТОД. Указываются соответствующие каждой букве цифры из таблицы. Первой пишется цифра по горизонтали, второй — по вертикали. (A = 11, B = 21…). Пример: CIPHER = 31 42 53 32 51 24
    3 МЕТОД. Основываясь на предыдущий метод, запишем полученный код слитно. 314253325124. Делаем сдвиг влево на одну позицию. 142533251243. Снова разделяем код попарно.14 25 33 25 12 43. В итоге получаем шифр. Пары цифр соответствуют букве в таблице: QWNWFO.

    Шифров великое множество, и вы так же можете придумать свой собственный шифр, однако изобрести стойкий шифр очень сложно, поскольку наука дешифровки с появлением компьютеров шагнула далеко вперед и любой любительский шифр будет взломан специалистами за очень короткое время.

    Методы вскрытия одноалфавитных систем (расшифровка)

    При своей простоте в реализации одноалфавитные системы шифрования легко уязвимы.
    Определим количество различных систем в аффинной системе. Каждый ключ полностью определен парой целых чисел a и b, задающих отображение ax+b. Для а существует j(n) возможных значений, где j(n) — функция Эйлера, возвращающая количество взаимно простых чисел с n, и n значений для b, которые могут быть использованы независимо от a, за исключением тождественного отображения (a=1 b=0), которое мы рассматривать не будем.
    Таким образом получается j(n)*n-1 возможных значений, что не так уж и много: при n=33 в качестве a могут быть 20 значений(1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, 13, 14, 16, 17, 19, 20, 23, 25, 26, 28, 29, 31, 32), тогда общее число ключей равно 20*33-1=659. Перебор такого количества ключей не составит труда при использовании компьютера.
    Но существуют методы упрощающие этот поиск и которые могут быть использованы при анализе более сложных шифров.
    Частотный анализ
    Одним из таких методов является частотный анализ. Распределение букв в криптотексте сравнивается с распределением букв в алфавите исходного сообщения. Буквы с наибольшей частотой в криптотексте заменяются на букву с наибольшей частотой из алфавита. Вероятность успешного вскрытия повышается с увеличением длины криптотекста.
    Существуют множество различных таблиц о распределении букв в том или ином языке, но ни одна из них не содержит окончательной информации — даже порядок букв может отличаться в различных таблицах. Распределение букв очень сильно зависит от типа теста: проза, разговорный язык, технический язык и т.п. В методических указаниях к лабораторной работе приведены частотные характеристики для различных языков, из которых ясно, что буквы буквы I, N, S, E, A (И, Н, С, Е, А) появляются в высокочастотном классе каждого языка.
    Простейшая защита против атак, основанных на подсчете частот, обеспечивается в системе омофонов (HOMOPHONES) — однозвучных подстановочных шифров, в которых один символ открытого текста отображается на несколько символов шифротекста, их число пропорционально частоте появления буквы. Шифруя букву исходного сообщения, мы выбираем случайно одну из ее замен. Следовательно простой подсчет частот ничего не дает криптоаналитику. Однако доступна информация о распределении пар и троек букв в различных естественных языках.

    Инструкция

    Пользуясь современными терминами, у любого зашифрованного сообщения есть автор, составивший его; адресат, которому оно предназначено; и перехватчик — криптограф, пытающийся его прочесть.

    В ручном шифровании применяются два основных метода — замена и перестановка. Первый заключается в том, что буквы исходного сообщения заменяются на другие согласно определенному правилу. Второй — в том, что буквы, опять же согласно правилу, меняются местами. Разумеется, эти два способа можно комбинировать, что делает шифр более стойким.

    Самый простой вид шифра замены — тайнопись. В этом случае буквы меняются на условные значки: цифры, символы, изображения пляшущих человечков и так далее. Чтобы раскрыть тайнописное послание, достаточно определить, какой символ какой букве соответствует.

    Для этой цели обычно используют таблицы частотности, показывающие, насколько часто встречается та или иная буква в языке послания. Например, в языке на первых местах в такой таблице будут буквы «а», «е», «о». Подставляя их вместо самых часто попадающихся значков, можно расшифровать некоторые слова, а это, в свою очередь, даст значения других символов.

    В более надежных шифрах замена букв производится по ключу. Например, ключом может стать многозначное число. Чтобы зашифровать таким образом текст, над ним много раз пишут число-ключ так, чтобы над каждой буквой оказалась цифра. После этого букву заменяют на другую, следующую после нее по через столько позиций, сколько обозначено цифрой. Алфавит при этом считается замкнутым в кольцо, то есть, например, второй буквой после «я» будет «б».

    Раскрыть такую криптограмму сложнее, поскольку для каждой буквы шифра есть десять вариантов прочтения. Для расшифровки нужно прежде всего определить длину ключа и разделить текст на слова. Обычно это делается с помощью таблицы, где первой строчкой идет текст шифровки, а ниже него — варианты, где каждая буква шифра заменена на возможную букву исходного текста. Таким образом, в таблице получается одиннадцать строчек.

    Глядя, какие варианты приводят к наиболее естественному на вид делению текста на слова, криптограф определяет, какими буквами кодируются пробелы, а значит — находит одну или несколько цифр ключа. Из этого уже можно начинать делать выводы, сколько раз ключ повторяется в тексте.

    Подставляя на места пока еще неизвестных букв варианты из таблицы, криптограф определяет, в каких случаях в тексте появляются осмысленные слова и фрагменты.

    Для облегчения работы криптограф обычно стремится узнать любую информацию о содержании текста или ключа. Если известно, какая подпись стоит в конце документа, или какое слово должно там часто повторяться, то по этим сведениям можно раскрыть часть ключа шифрования. Подставляя найденный фрагмент в другие места документа, криптограф выясняет длину ключа и узнает еще несколько частей исходного текста.

    Видео по теме

    Источники:

    • Владимир Жельников. Криптография от папируса до компьютера
    • как заменить буквы на символы

    Дешифровка — одно из самых увлекательнейших занятий. Ведь всегда так любопытно узнать, что именно скрывается за той или иной кодировкой. Тем более, что видов различных шифров очень и очень много. Поэтому и способов их распознавания и перевода тоже предостаточно. Самая сложная задача — правильно определить, каким именно способом нужно расшифровывать ту или иную загадку.

    Инструкция

    Если вы собираетесь расшифровывать определенную кодировку, помните, что в большинстве случаев информацию шифруют посредством подмены . Попробуйте определить наиболее часто встречающиеся буквы в языке и соотнесите их с имеющимися у вас в шифре. Исследователи облегчили вам задачу и часть из них уже свели в определенную таблицу. Если вы ей воспользуетесь, то это значительно ускорит процесс дешифровки. Подобным образом в свое время были разгаданы шифры Полибия и Цезаря.

    Чтобы было легче заниматься , пользуйтесь ключами. Для дешифровки вам понадобится понятие, как длина ключа, определить которую вы сможете только методом подбора отдельных букв (см. шаг 1). После того как вы подберете длину вашего ключа, вы сможете сформировать группу символов, которая закодирована одной буквой. И так постепенно весь шифр откроется вам. Процесс этот достаточно трудоемкий и затратный по времени, поэтому запаситесь изрядной долей терпения.

    Попробуйте также расшифровать сообщение посредством подбора одного слова, которое с большой долей вероятности должно встретиться в этом тексте. Смещайте его по тексту до того момента, пока оно не наложится само на себя в шифре. Таким образом вы определите часть ключа. Дальше расшифровывайте текст в районе области вокруг ключа. Соответственно подбирайте варианты расшифровки текста. Он обязательно должен соотноситься со словом-ключом и быть ему адекватным, т.е. совпадать по контексту.

    Помните, что для успешной расшифровки кодировки вам пригодятся знания о самых известных методах шифрования сообщений. Так, например, если перед вами текст, датированный 5 веком до н.э., то с большой долей вероятности можно сказать, что он закодирован в скитала. Принцип такой шифровки заключался в методе простой перестановке. То есть буквы алфавита просто менялись местами а затем при помощи круглого предмета наносились на лист в хаотичном порядке. Для дешифровки подобного сообщения главное правильно восстановить размер этого круглого предмета.

    Цифровые шифровки распознавайте при помощи математических методов. Один из популярных способов — использование теории вероятности. А в средние века с использованием математических символов производилась при помощи перестановки и использования магических квадратов. Это такие фигуры, в которые цифры вписываются в клетки последовательными натуральными числами. Начинаются, как правило, с 1. Секрет магического квадрата в том, что все цифры в нем в сумме каждого столбца или строки, или диагонали дают одно и то же число.

    Учитывайте тот факт, что текст для дешифровки располагается в таком квадрате согласно нумерации клеток. Выпишите содержимое таблицы по и получите тот текст, который нужно расшифровать. А уже потом путем перестановок подберите необходимый вариант шифровки.

    В интернете быстро распространяется мода на расшифровку слов. Часть людей искренне верит в смысл этого действия, другие откровенно развлекаются. В обоих случаях речь идет о разгадывании ребусов. Только правила головоломки могут быть разные.

    1. Простейший вид такого шифра: буквы просто переставляются. Например, вместо буквы «А» ставиться буква «Ц», вместо буквы «Б» — «И» и так далее. Шифр очень легок в употреблении, и обычно его усложняют. Например, слова пишут без всяких промежутков, а если промежутки и делаются, то не там, где это требуется, вставляются «пустые» знаки, слова. Иногда для одной шифровки используют несколько алфавитов. Например, первая строка пишется одному алфавиту, а вторая (четная) по другому, вследствие чего прочтение значительно усложняется.
    2. Шифр из гласных букв, один из ключей которого приводится ниже.

    . А Е И О У Э
    Ю А Б В Г Д Е
    У Ж З И Й К Л
    Ы М Н О П Р С
    А Т У Ф Х Ц Ч
    И Ш Щ Ъ Ы Ь Э
    Я Ю Я Z S W t

    Порядок гласных в таблице можно менять произвольно. Каждая буква заменяется по этому ключу двумя гласными: первой берется крайняя гласная, стоящая влево, а следующая — расположенная крайнею вверх от нужной буквы. Например, буквы «Р» в зашифрованном виде будет выглядеть так — «ЫУ», буквы «А» — «ЮА», слово «деньги» — «ЮУ ЮЭ ЫЕ ИУ ЮО ИУ». Написанное кажется бессмыслицей, но ее можно сделать еще более запутанной, если в качестве «пустых» букв ввести согласные буквы, а затем создать слова с произвольными промежутками между слогами. Например, то же слово «деньги» записать так: ЮУРЖЮ ЗКЛБЫЕ ИУ ЮО ВГЧУИ». Вряд ли кому удастся прочесть такую шифровку.

    3. Более усовершенствованным будет шифр множительный. Он очень удобен в употреблении и сложен при расшифровке. Удобен тем, что не требует хранения при себе шифровальной таблицы — ее легко составить по памяти. См. таблицу.

    Для работы с этим шифром кроме таблицы нужно знать еще и кодовое слово-ключ. Предположим, что таким ключом будет слово «Ленинград» и нужно дать извещение следующего содержания: «Берегись Смирнова».
    Разбиваем это предложение на отдельные буквы и под каждой ставим букву из слова-ключа. Если букв ключевого слова не хватает на всю фразу, начинаем писать его заново, прерывая на последней букве сообщения (в нашем примере на букве «С»).

    Б Е Р Е Г И С Ь С М И Р Н О В А
    Л Е Н И Н Г Р А Д Л Е Н И Н Г Р

    После этого первая буква передаваемого сообщения (у нас буква «Б») отыскивается в первой ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ линии таблицы и первая буква слова-ключа — «Л» — в первой ВЕРТИКАЛЬНОЙ линии таблицы. От первой буквы (буква «Б») мысленно проводим линию вниз, а от второй буквы (буквы»Л») — вправо до пересечения линий в клетке с буквой «Н». Таким же образом поступаем со всеми остальными буквами текста. Вначале это кажется сложным, но скорость приобретается при работе.
    В зашифрованном виде наше сообщение будет выглядеть так:

    НЛЮОРМБЭ ЦШЮЭЦЬЖС

    Расшифровка производится следующим образом. Сначала под текстом пишется ключевое слово, и первая его буква «Л» отыскивается в первом ВЕРТИКАЛЬНОМ столбце, и вправо от нее отыскивается первая буква послания, значит, буква «Н». Мысленно поднимаясь от этой буквы вверх, находим в первой ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ линии букву «Б» — это и есть действительная буква зашифрованного текста. С каждой последующей буквой поступаем аналогично.

    НЛЮОРМБЭ ЦШЮЭЦЬЖС
    ЛЕН ИНГРА Д ЛЕ НИНГ Р

    По материалам Л.А.Мильяненков
    По ту сторону закона
    энциклопедия преступного мира

    Что такое ключ шифрования?

    Шифр может ссылаться, как правило, на закодированное сообщение. Более конкретно, оно может относиться к криптографической системе, в которой символы или группы символов представляют часть текста — либо отдельные буквы, либо более длинные — и / или единицы текста переставляются в соответствии с набором правил, которые были предварительно определены. Ключ шифра — это информация, необходимая для использования шифра.

    Шифры начинаются с простого текстового сообщения, слова, которые кто-то хочет скрыть. Открытым текстом манипулируют дважды. Во-первых, это зашифровано, чтобы скрыть смысл. После этого сообщение в незашифрованном виде считается зашифрованным или зашифрованным и может называться зашифрованным текстом . Затем он расшифровывается, чтобы снова открыть открытый текст. В каждом случае ключ шифра необходим.

    Существует несколько уровней сложности шифрования. Самый простой шифр имеет алфавит в виде открытого текста, который является обычным алфавитом на английском языке, и алфавит зашифрованного текста, который представляет собой тот же алфавит, начинающийся с буквы, отличной от a, и с букв, которые были удалены с лицевой стороны, помечены сзади. Раннее и известное использование шифра было сделано Юлием Цезарем, который использовал этот метод шифрования для отправки сообщений своим генералам.

    Открытый текст по алфавиту: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

    Алфавит зашифрованного текста: DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC

    В общей сложности 25 различных шифров можно сделать, сдвинув алфавит шифра, чтобы начать с каждой буквы, кроме a . Но даже при таком большом количестве возможностей у неавторизованного человека, который овладевает зашифрованным сообщением и знает, что это шифр, есть прямой, хотя и утомительный путь его выяснения, даже без доступа к ключу шифра.

    Чтобы отправить сообщение, используйте ключ шифра для определения алфавита зашифрованного текста. Затем для каждого незашифрованного письма, которое вы хотите передать, вместо него пишется зашифрованное письмо. Таким образом, если кто-то решит зашифровать wiseGEEK , он получит:

    zlvhJHHN

    Чтобы расшифровать зашифрованный текст, можно использовать ключ шифра для создания алфавита зашифрованного текста и заменять букву открытого текста для каждой буквы зашифрованного текста.

    В самом шифре есть несколько очевидных подсказок, которые помогают раскрыть сообщение в этом типе простого шифра. Один из них заключается в том, что зашифрованное текстовое сообщение будет бессмысленным, что станет сильным признаком того, что шифр использовался. Во-вторых, буквенные частоты, которые, как известно, существуют на английском языке, делают буквы E, T, A, O и N наиболее распространенными, вероятно, помогут выявить некоторые убедительные подсказки об используемом шифре, если сообщение имеет любую длину ,

    Хотя описанный простой тип шифра может быть взломан и более не используется, существуют более сложные. С этими и простыми шифрами безопасность ключа шифрования важна для правильной передачи зашифрованного сообщения. Неспособность получателя получить ключ означает, что сообщение останется непрочитанным. Ключ шифра, попавший в чужие руки, разрушает безопасность сообщения. По этой причине управление ключами шифрования является важным элементом криптографии.

    ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

    Простейшие методы шифрования текста. Шифры замены

    Методы: объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый.

    • Создать условия для повышения познавательного интереса к предмету.
    • Способствовать развитию аналитико-синтезирующего мышления.
    • Способствовать формированию умений и навыков, носящих общенаучный и обще интеллектуальный характер.

    Задачи:

    образовательные:

    • обобщить и систематизировать знания основных понятий: код, кодирование, криптография;
    • познакомится с простейшими способами шифрования и их создателями;
    • отрабатывать умения читать шифровки и шифровать информацию;

    развивающие:

    • развивать познавательную деятельность и творческие способности учащихся;
    • формировать логическое и абстрактное мышление;
    • развивать умение применять полученные знания в нестандартных ситуациях;
    • развивать воображение и внимательность;

    воспитательные:

    • воспитывать коммуникативную культуру;
    • развивать познавательный интерес.

    Предлагаемая разработка может быть использована для учащихся 7–9 классов. Презентация помогает сделать материал наглядным и доступным.

    Общество, в котором живёт человек, на протяжении своего развития имеет дело с информацией. Она накапливается, перерабатывается, хранится, передаётся. (Слайд 2. Презентация)

    А все ли и всегда должны знать всё?

    Конечно, нет.

    Люди всегда стремились скрыть свои секреты. Сегодня вы познакомитесь с историей развития тайнописи, узнаете простейшие способы шифрования. У вас появится возможность расшифровать послания.

    Простые приемы шифрования применялись и получили некоторое распространение уже в эпоху древних царств и в античности.

    Тайнопись – криптография — является ровесницей письменности. История криптографии насчитывает не одно тысячелетие. Идея создания текстов с тайным смыслом и зашифрованными сообщениями почти так же стара, как и само искусство письма. Этому есть много свидетельств. Глиняная табличка из Угарита (Сирия) – упражнения обучающие искусству расшифровки (1200 год до н.э.). “Вавилонская теодицея” из Ирака – пример акростиха (середина II тысячелетия до н.э.).

    Один из первых систематических шифров был разработан древними евреями; этот метод называется темура — “обмен”.

    Самый простой из них “Атбаш”, алфавит разделялся посередине так, чтобы первые две буквы, А и Б, совпадали с двумя последними, Т и Ш. Использование шифра темура можно обнаружить в Библии. Это пророчество Иеремии, сделанное в начале VI века до нашей эры, содержит проклятие, всем правителям мира, заканчивая “царем Сесаха” который при дешифровки с шифра “Атбаш” оказывается царём Вавилона.

    (Слайд 3) Более хитроумный способ шифрования был изобретён в древней Спарте во времена Ликурга (V век до н.э.) Для зашифровывания текста использовалась Сциталла — жезл цилиндрической формы, на который наматывалась лента из пергамента. Вдоль оси цилиндра построчно записывался текст, лента сматывалась с жезла и передавалась адресату, имеющему Сциталлу такого же диаметра. Этот способ осуществлял перестановку букв сообщения. Ключом шифра служил диаметр Сциталлы. АРИСТОТЕЛЬ придумал метод вскрытия такого шифра. Он изобрёл дешифровальное устройство “Антисциталла”.

    (Слайд 4) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 5) Греческий писатель ПОЛИБИЙ использовал систему сигнализации, которая применялась как метод шифрования. С его помощью можно было передавать абсолютно любую информацию. Он записывал буквы алфавита в квадратную таблицу и заменял их координатами. Устойчивость этого шифра была велика. Основной причиной этого являлась возможность постоянно менять последовательность букв в квадрате.

    (Слайд 6) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 7) Особую роль в сохранении тайны сыграл способ шифрования, предложенный ЮЛИЕМ ЦЕЗАРЕМ и описанный им в “Записках о галльской войне.

    (Слайд 8) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 9) Существует несколько модификаций шифра Цезаря. Один из них алгоритм шифра Гронсфельда (созданный в 1734 году бельгийцем Хосе де Бронкхором, графом де Гронсфельд, военным и дипломатом). Шифрование заключается в том, что величина сдвига не является постоянной, а задается ключом (гаммой).

    (Слайд 10) Для того, кто передаёт шифровку, важна её устойчивость к дешифрованию. Эта характеристика шифра называется криптостойкостью. Повысить криптостойкость позволяют шифры много алфавитной или многозначной замены. В таких шифрах каждому символу открытого алфавита ставятся в соответствие не один, а несколько символов шифровки.

    (Слайд 11) Научные методы в криптографии впервые появились в арабских странах. Арабского происхождения и само слово шифр (от арабского «цифра»). Арабы первыми стали заменять буквы цифрами с целью защиты исходного текста. О тайнописи и её значении говорится даже в сказках “Тысячи и одной ночи”. Первая книга, специально посвящённая описанию некоторых шифров, появилась в 855 г., она называлась “Книга о большом стремлении человека разгадать загадки древней письменности”.

    (Слайд 12) Итальянский математик и философ ДЖЕРОЛАМО КАРДАНО написал книгу «О тонкостях», в которой имеется часть, посвященная криптографии.

    Его вклад в науку криптография содержит два предложения:

    Первое — использовать открытый текст в качестве ключа.

    Второе — он предложил шифр, называемый ныне «Решетка Кардано».

    Кроме данных предложений Кардано дает «доказательство» стойкости шифров, основанное на подсчете числа ключей.

    Решётка Кардано представляет собой лист из твердого материала, в котором через неправильные интервалы сделаны прямоугольные вырезы высотой для одной строчки и различной длины. Накладывая эту решетку на лист писчей бумаги, можно было записывать в вырезы секретное сообщение. Оставшиеся места заполнялись произвольным текстом, маскирующим секретное сообщение. Этим методом маскировки пользовались многие известные исторические лица, кардинал Ришелье во Франции и русский дипломат А. Грибоедов. На основе такой решетки Кардано построил шифр перестановки.

    (Слайд 13) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 14) Увлекались тайнописью и в России. Используемые шифры — такие же, как в западных странах — значковые, замены, перестановки.

    Датой появления криптографической службы в России следует считать 1549 год (царствование Ивана IV), с момента образования «посольского приказа», в котором имелось «цифирное отделение».

    Петр I полностью реорганизовал криптографическую службу, создав «Посольскую канцелярию». В это время применяются для шифрования коды, как приложения к «цифирным азбукам». В знаменитом «деле царевича Алексея» в обвинительных материалах фигурировали и «цифирные азбуки».

    (Слайд 15) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 16) Много новых идей в криптографии принес XIX век. ТОМАС ДЖЕФФЕРСОН создал шифровальную систему, занимающую особое место в истории криптографии — «дисковый шифр». Этот шифр реализовывался с помощью специального устройства, которое впоследствии назвали шифратором Джефферсона.

    В 1817 г. ДЕСИУС УОДСВОРТ сконструировал шифровальное устройство, которое внесло новый принцип в криптографию. Нововведение состояло в том, что он сделал алфавиты открытого и шифрованного текстов различных длин. Устройство, с помощью которого он это осуществил, представляло собой диск, с двумя подвижными кольцами с алфавитами. Буквы и цифры внешнего кольца были съемными и могли собираться в любом порядке. Эта шифрсистема реализует периодическую многоалфавитную замену.

    (Слайд 17) Способов кодирования информации можно привести много.

    Капитан французской армии ШАРЛЬ БАРБЬЕ разработал в 1819 году систему кодирования ecriture noctrume – ночное письмо. В системе применялись выпуклые точки и тире, недостаток системы её сложность, так как кодировались не буквы, а звуки.

    ЛУИ БРАЙЛЬ усовершенствовал систему, разработал собственный шифр. Основы этой системы используются поныне.

    (Слайд 18) СЭМЮЕЛЬ МОРЗЕ разработал в 1838 году систему кодирования символов с помощью точки и тире. Он же является изобретателем телеграфа (1837год) – устройства в котором использовалась эта система. Самое важное в этом изобретении – двоичный код, то есть использованием для кодирования букв только двух символов.

    (Слайд 19) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 20) В конце XIX века криптография начинает приобретать черты точной науки, а не только искусства, ее начинают изучать в военных академиях. В одной из них был разработан свой собственный военно-полевой шифр, получивший название «Линейка Сен-Сира». Она позволила существенно повысить эффективность труда шифровальщика, облегчить алгоритм реализации шифра Виженера. Именно в этой механизации процессов шифрования-дешифрования и заключается вклад авторов линейки в практическую криптографию.

    В истории криптографии XIX в. ярко запечатлелось имя ОГЮСТА КЕРКГОФФСА. В 80-х годах XIX века издал книгу «Военная криптография» объемом всего в 64 страницы, но они обессмертили его имя в истории криптографии. В ней сформулированы 6 конкретных требований к шифрам, два из которых относятся к стойкости шифрования, а остальные — к эксплуатационным качествам. Одно из них («компрометация системы не должна причинять неудобств корреспондентам») стало называться «правилом Керкгоффса». Все эти требования актуальны и в наши дни.

    В XX веке криптография стала электромеханической, затем электронной. Это означает, что основными средствами передачи информации стали электромеханические и электронные устройства.

    (Слайд 21) Во второй половине XX века, вслед за развитием элементной базы вычислительной техники, появились электронные шифраторы. Сегодня именно электронные шифраторы составляют подавляющую долю средств шифрования. Они удовлетворяют все возрастающим требованиям по надежности и скорости шифрования.

    В семидесятых годах произошло два события, серьезно повлиявших на дальнейшее развитие криптографии. Во-первых, был принят (и опубликован!) первый стандарт шифрования данных (DES), «легализовавший» принцип Керкгоффса в криптографии. Во-вторых, после работы американских математиков У. ДИФФИ и М. ХЕЛЛМАНА родилась «новая криптография»- криптография с открытым ключом.

    (Слайд 22) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 23) Роль криптографии будет возрастать в связи с расширением ее областей приложения:

    • цифровая подпись,
    • аутентификация и подтверждение подлинности и целостности электронных документов,
    • безопасность электронного бизнеса,
    • защита информации, передаваемой через интернет и др.

    Знакомство с криптографией потребуется каждому пользователю электронных средств обмена информацией, поэтому криптография в будущем станет «третьей грамотностью» наравне со «второй грамотностью» — владением компьютером и информационными технологиями.

    Воспользоваться старой и малоизвестной системой записи. Даже римские цифры не всегда бывает легко прочитать, особенно с первого взгляда и без справочника. Мало кто сможет «с лёта» определить, что в длинной строчке MMMCDLXXXIX скрывается число 3489.

    С римской системой счисления знакомы многие, поэтому ее нельзя назвать надежной для шифрования. Гораздо лучше прибегнуть, например, к греческой системе, где цифры также обозначаются буквами, но букв используется намного больше. В надписи ОМГ, которую легко принять за распространенное в интернете выражение эмоций, может быть спрятано записанное по-гречески число 443. Буква «О микрон» соответствует числу 400, буквой «Мю» обозначается 40, ну а «Гамма» заменяет тройку.

    Недостаток подобных буквенных систем в том, что они зачастую требуют экзотических букв и знаков. Это не составляет особого труда, если ваш шифр записан ручкой на бумаге, но превращается в проблему, если вы хотите отправить его, скажем, по электронной почте. Компьютерные шрифты включают в себя греческие символы, но их бывает сложно набирать. А если вы выбрали что-то еще более необычное, вроде старой кириллической записи или египетских числовых , то компьютер просто не сможет их передать.

    Для таких случаев можно рекомендовать простой способ, которым в России в старые времена пользовались все те же бродячие торговцы — коробейники и офени. Для успешной торговли им было жизненно необходимо согласовывать между собой цены, но так, чтобы об этом не узнал никто посторонний. Поэтому коробейники и разработали множество хитроумных способов шифровки.

    С цифрами они обходились следующим образом. Вначале нужно взять слово в котором есть десять различных букв, например «правосудие». Затем буквы нумеруются от единицы до нуля. «П» становится знаком для единицы, «в» — для четверки, и так далее. После этого любое число можно записывать буквами вместо цифр по обычной десятичной системе. Например, год 2011 записывается по системе офеней как «реепп». Попробуйте сами , спрятано в строчке «а,пвпоирс».

    «Правосудие» — не единственное слово русского языка, подходящее для этого метода. «Трудолюбие» годится ничуть не хуже: в нем также десять неповторяющихся букв. Вы вполне можете и самостоятельно поискать другие возможные основы.

    Не зря историю Египта считают одной из самых таинственных, а культуру одной из высокоразвитых. Древние египтяне, не в пример многим народам, не только умели возводить пирамиды и мумифицировать тела, но владели грамотой, вели счет, вычисляли небесные светила, фиксируя их координаты.

    Десятичная система Египта

    Современная десятичная появилась чуть более 2000 лет назад, однако египтяне владели ее аналогом еще во времена фараонов. Вместо громоздких индивидуальных буквенно-знаковых обозначений числа они использовали унифицированные знаки – графические изображения, цифры. Цифры они делили на единицы, десятки, сотни и т.д., обозначая каждую категорию специальным иероглифом.

    Как такового правила цифр не было, то есть их могли в любом порядке, например, справа налево, слева направо. Иногда их даже составляли в вертикальную строку, при этом направление чтения цифрового ряда задавалось видом первой цифры – вытянутая (для вертикального чтения) или сплюснутая (для горизонтального).

    Найденные при раскопках древние папирусы с цифрами свидетельствуют, что египтяне уже в то время рассматривали различные арифметические , проводили исчисления и при помощи цифр фиксировали результат, применяли цифровые обозначения в области геометрии. Это значит, что цифровая запись была распространенной и общепринятой.

    Цифры нередко наделялись магическим и знаковым значением, о чем свидетельствует их изображение не только на папирусах, но и на саркофагах, стенах усыпальниц.

    Вид цифры

    Цифровые иероглифы были геометричны и состояли только из прямых. Иероглифы выглядели достаточно просто, например цифра «1» у египтян обозначалась одной вертикальной полоской, «2» — двумя, «3» — тремя. А вот некоторые цифры, написанные , не поддаются современной логике, примером служит цифра «4», которая изображалась как одна горизонтальная полоска, а цифра «8» в виде двух горизонтальных полосок. Самыми сложными в написании считались цифры девять и шесть, они состояли из характерных черт под разным наклоном.

    Долгие годы египтологи не могли расшифровать эти иероглифы, полагая, что перед ними буквы или слова.

    Одними из последних были расшифрованы и переведены иероглифы, обозначающих массу, совокупность. Сложность была объективной, ведь некоторые цифры изображались символично, к примеру, на папирусах человек, изображенный с поднятыми , обозначал миллион. Иероглиф с изображением жабы означал тысячу, а личинки — . Однако вся система написания цифр была систематизированной, очевидно – утверждают египтологи – что иероглифы упрощались. Вероятно, их написанию и обозначению обучали даже простой народ, потому как обнаруженные многочисленные торговые грамоты мелких лавочников были составлены грамотно.

    Моих воспоминаний с детских лет + воображения хватило ровно на один квест: десяток заданий, которые не дублируются.
    Но детям забава понравилась, они просили еще квесты и пришлось лезть в инет.
    В этой статье не будет описания сценария, легенд, оформления. Но будет 13 шифров, чтобы закодировать задания к квесту.

    Шифр №1. Картинка

    Рисунок или фото, которое напрямую указывает место, где спрятана следующая подсказка, или намек на него: веник +розетка = пылесос
    Усложнение: сделайте паззл, разрезав фото на несколько частей.

    Шифр 2. Чехарда.

    Поменяйте в слове буквы местами: ДИВАН = НИДАВ

    Шифр 3. Греческий алфавит.

    Закодируйте послание буквами греческого алфавита, а детям выдайте ключ:

    Шифр 4. Наоборот.

    Пишете задание задом наперед:

    • каждое слово:
      Етищи далк доп йонсос
    • или все предложение, или даже абзац:
      етсем морком момас в — акзаксдоп яащюуделС. итуп монрев ан ыВ

    Шифр 5. Зеркально.

    (когда я делала квест своим детям, то в самом начале выдала им «волшебный мешочек»: там был ключ к «греческому алфавиту», зеркало, «окошки», ручки и листы бумаги, и еще всякая ненужная всячина для запутывания. Находя очередную загадку, они должны были сами сообразить, что из мешочка поможет найти отгадку)

    Шифр 6. Ребус.

    Слово кодируется в картинках:

    Шифр 7. Следующая буква.

    Пишем слово, заменяя все буквы в нем на следующие по алфавиту (тогда Я заменяется на А, по кругу). Или предыдущие, или следующие через 5 букв:).

    ШКАФ = ЩЛБХ

    Шифр 8. Классика в помощь.

    Я брала стихотворение (и говорила детям, какое именно) и шифр из 2х цифр: № строки № буквы в строке.

    Пример:

    Пушкин «Зимний вечер»

    Буря мглою небо кроет,
    Вихри снежные крутя;
    То, как зверь, она завоет,
    То заплачет, как дитя,
    То по кровле обветшалой
    Вдруг соломой зашумит,
    То, как путник запоздалый,
    К нам в окошко застучит.

    21 44 36 32 82 82 44 33 12 23 82 28

    прочитали, где подсказка? 🙂

    Шифр 9. Темница.

    В решетку 3х3 вписываете буквы:

    Тогда слово ОКНО шифруется так:

    Шифр 10. Лабиринт.

    Моим детям такой шифр пришелся по душе, он непохож на остальные, потому что не столько для мозгов, сколько на внимание.

    Итак:

    на длинную нитку/веревку цепляете буквы по порядку, как они идут в слове. Затем веревку растягиваете, закручиваете и всячески запутываете между опорами (деревьями, ножками итд). Пройдя по нитке, как по лабиринту, от 1й буквы до последней, дети узнают слово-подсказку.

    А представьте, если обмотать таким образом одного из взрослых гостей!
    Дети читают — Следующая подсказка на дяде Васе.
    И бегут ощупывать дядю Васю. Эх, если он еще и щекотки боится, то весело будет всем!

    Шифр 11. Невидимые чернила.

    Восковой свечкой пишете слово. Если закрасить лист акварелью, то его можно будет прочитать.
    (есть и другие невидимые чернила.. молоко, лимон, еще что-то.. Но у меня в доме оказалась только свечка:))

    Шифр 12. Белиберда.

    Гласные буквы остаются без изменений, а согласные меняются, согласно ключу.
    например:
    ОВЕКЬ ЩОМОЗКО
    читается как — ОЧЕНЬ ХОЛОДНО, если знать ключ:
    Д Л Х Н Ч
    З М Щ К В

    Шифр 13. Окошки.

    Детям понравилось неимоверно! Они потом этими окошками весь день друг другу послания шифровали.
    Итак: на одном листе вырезаем окошки, столько, сколько букв в слове. Это трафарет, его прикладываем к чистому листу и «в окошках» пишем слово-подсказку. Затем трафарет убираем и на оставшемся чистом месте листа пишем много разных других ненужных букв. Прочитать шифр можно, если приложить трафарет с окошками.
    Дети сначала впали в ступор, когда нашли лист, испещренный буквами. Потом крутили туда-сюда трафарет, его же нужно еще правильной стороной приложить!

    Шифр 14. Карта, Билли!

    Нарисуйте карту и отметьте (Х) место с кладом.
    Когда я делала своим квест первый раз, то решила что карта — это им очень просто, поэтому нужно ее сделать загадочней (потом выяснилось, что детям хватило бы и просто карты, чтобы запутаться и бежать в противоположном направлении)…

    Это схема нашей улицы. Подсказки здесь — номера домов (чтоб понять, что это вообще наша улица) и хаски. Такая собака живет у соседа напротив.
    Дети не сразу узнали местность, задавали мне наводящие вопросы..
    Тогда в квесте участвовало 14 детей, поэтому я их обьединила в 3 команды. У них было 3 варианта этой карты и на каждом помечено свое место. В итоге, каждая команда нашла по одному слову:
    «ПОКАЖИТЕ» «СКАЗКУ» «РЕПКА»
    Это было следующее задание:). После него остались уморительные фото!
    На 9ти летие сына не было времени выдумывать квест и я его купила на сайте MasterFuns .. На свой страх и риск, потому что описание там не очень.
    Но нам с детьми понравилось, потому что:

    1. недорого (аналог где-то 4х долларов за комплект)
    2. быстро (заплатила — скачала-распечатала — на все про все минут 15-20)
    3. заданий много, с запасом. Ихотя мне не все загадки понравились, но там было из чего выбрать, и можно было вписать свое задание
    4. все оформлено в одном, монстерском, стиле и это придает празднику эффект. Помимо самих заданий к квесту, в комплект входят: открытка, флажки, украшения для стола, приглашения гостям. И все -в монстрах! 🙂
    5. помимо 9ти летнего именинника и его друзей, у меня есть еще 5тилетняя дочка. Задания ей не по силам, но для нее и подружки тоже нашлось развлечение — 2 игры с монстрами, которые тоже были в наборе. Фух, в итоге — все довольны!

    Моих воспоминаний с детских лет + воображения хватило ровно на один квест: десяток заданий, которые не дублируются.
    Но детям забава понравилась, они просили еще квесты и пришлось лезть в инет.
    В этой статье не будет описания сценария, легенд, оформления. Но будет 13 шифров, чтобы закодировать задания к квесту.

    Шифр №1. Картинка

    Рисунок или фото, которое напрямую указывает место, где спрятана следующая подсказка, или намек на него: веник +розетка = пылесос
    Усложнение: сделайте паззл, разрезав фото на несколько частей.

    Шифр 2. Чехарда.

    Поменяйте в слове буквы местами: ДИВАН = НИДАВ

    Шифр 3. Греческий алфавит.

    Закодируйте послание буквами греческого алфавита, а детям выдайте ключ:

    Шифр 4. Наоборот.

    Пишете задание задом наперед:

    • каждое слово:
      Етищи далк доп йонсос
    • или все предложение, или даже абзац:
      етсем морком момас в — акзаксдоп яащюуделС. итуп монрев ан ыВ

    Шифр 5. Зеркально.

    (когда я делала квест своим детям, то в самом начале выдала им «волшебный мешочек»: там был ключ к «греческому алфавиту», зеркало, «окошки», ручки и листы бумаги, и еще всякая ненужная всячина для запутывания. Находя очередную загадку, они должны были сами сообразить, что из мешочка поможет найти отгадку)

    Шифр 6. Ребус.

    Слово кодируется в картинках:

    Шифр 7. Следующая буква.

    Пишем слово, заменяя все буквы в нем на следующие по алфавиту (тогда Я заменяется на А, по кругу). Или предыдущие, или следующие через 5 букв:).

    ШКАФ = ЩЛБХ

    Шифр 8. Классика в помощь.

    Я брала стихотворение (и говорила детям, какое именно) и шифр из 2х цифр: № строки № буквы в строке.

    Пример:

    Пушкин «Зимний вечер»

    Буря мглою небо кроет,
    Вихри снежные крутя;
    То, как зверь, она завоет,
    То заплачет, как дитя,
    То по кровле обветшалой
    Вдруг соломой зашумит,
    То, как путник запоздалый,
    К нам в окошко застучит.

    21 44 36 32 82 82 44 33 12 23 82 28

    прочитали, где подсказка? 🙂

    Шифр 9. Темница.

    В решетку 3х3 вписываете буквы:

    Тогда слово ОКНО шифруется так:

    Шифр 10. Лабиринт.

    Моим детям такой шифр пришелся по душе, он непохож на остальные, потому что не столько для мозгов, сколько на внимание.

    Итак:

    на длинную нитку/веревку цепляете буквы по порядку, как они идут в слове. Затем веревку растягиваете, закручиваете и всячески запутываете между опорами (деревьями, ножками итд). Пройдя по нитке, как по лабиринту, от 1й буквы до последней, дети узнают слово-подсказку.

    А представьте, если обмотать таким образом одного из взрослых гостей!
    Дети читают — Следующая подсказка на дяде Васе.
    И бегут ощупывать дядю Васю. Эх, если он еще и щекотки боится, то весело будет всем!

    Шифр 11. Невидимые чернила.

    Восковой свечкой пишете слово. Если закрасить лист акварелью, то его можно будет прочитать.
    (есть и другие невидимые чернила.. молоко, лимон, еще что-то.. Но у меня в доме оказалась только свечка:))

    Шифр 12. Белиберда.

    Гласные буквы остаются без изменений, а согласные меняются, согласно ключу.
    например:
    ОВЕКЬ ЩОМОЗКО
    читается как — ОЧЕНЬ ХОЛОДНО, если знать ключ:
    Д Л Х Н Ч
    З М Щ К В

    Шифр 13. Окошки.

    Детям понравилось неимоверно! Они потом этими окошками весь день друг другу послания шифровали.
    Итак: на одном листе вырезаем окошки, столько, сколько букв в слове. Это трафарет, его прикладываем к чистому листу и «в окошках» пишем слово-подсказку. Затем трафарет убираем и на оставшемся чистом месте листа пишем много разных других ненужных букв. Прочитать шифр можно, если приложить трафарет с окошками.
    Дети сначала впали в ступор, когда нашли лист, испещренный буквами. Потом крутили туда-сюда трафарет, его же нужно еще правильной стороной приложить!

    Шифр 14. Карта, Билли!

    Нарисуйте карту и отметьте (Х) место с кладом.
    Когда я делала своим квест первый раз, то решила что карта — это им очень просто, поэтому нужно ее сделать загадочней (потом выяснилось, что детям хватило бы и просто карты, чтобы запутаться и бежать в противоположном направлении)…

    Это схема нашей улицы. Подсказки здесь — номера домов (чтоб понять, что это вообще наша улица) и хаски. Такая собака живет у соседа напротив.
    Дети не сразу узнали местность, задавали мне наводящие вопросы..
    Тогда в квесте участвовало 14 детей, поэтому я их обьединила в 3 команды. У них было 3 варианта этой карты и на каждом помечено свое место. В итоге, каждая команда нашла по одному слову:
    «ПОКАЖИТЕ» «СКАЗКУ» «РЕПКА»
    Это было следующее задание:). После него остались уморительные фото!
    На 9ти летие сына не было времени выдумывать квест и я его купила на сайте MasterFuns .. На свой страх и риск, потому что описание там не очень.
    Но нам с детьми понравилось, потому что:

    1. недорого (аналог где-то 4х долларов за комплект)
    2. быстро (заплатила — скачала-распечатала — на все про все минут 15-20)
    3. заданий много, с запасом. Ихотя мне не все загадки понравились, но там было из чего выбрать, и можно было вписать свое задание
    4. все оформлено в одном, монстерском, стиле и это придает празднику эффект. Помимо самих заданий к квесту, в комплект входят: открытка, флажки, украшения для стола, приглашения гостям. И все -в монстрах! 🙂
    5. помимо 9ти летнего именинника и его друзей, у меня есть еще 5тилетняя дочка. Задания ей не по силам, но для нее и подружки тоже нашлось развлечение — 2 игры с монстрами, которые тоже были в наборе. Фух, в итоге — все довольны!

    1. Простейшая система этого шифра заключается в том, что азбука разбивается на группы с равным числом букв и каждая из них обозначается двумя цифрами. Первая цифра обозначает группу, а вторая — порядковый номер буквы в этой группе.

    АБВГ ДЕЖЗ ИКЛМ НОПР СТУФ ХЦЧШ ЩЫЮЯ
    1 2 3 4 5 6 7

    Зашифрованные слова, например «Уголовный розыск», будут выглядеть следующим образом:

    53 14 42 33 42 13 41 72 31 44 42 24 72 51 32

    Алфавит может браться и не в обычном порядке, а с любой перестановкой букв.

    2. Шифр может быть усложнен по следующей схеме:

    Буквы составляются из двух цифр. Первая — ее место в группе, а вторая обозначает номер группы. Например, слово «опасность» в зашифрованном виде будет выглядеть так:

    33 37 14 32 34 33 32 35 58

    Для усложнения прочтения слово можно записать в одну строку:

    333714323433323558

    3. Сюда же можно отнести и цифровое письмо, где буквы разделяются на пять групп, каждая из которых снабжается двумя номерами.


    группы

    места

    Каждая буква изображается дробью таким образом, что числителем ее будет номер группы, а знаменателем — номер места в группе. Так как при этой схеме не употребляются цифры свыше шести, то цифры с семи до девяти можно использовать как пустые знаки.
    Этим шифром слово «день» может быть записано следующим образом:

    71 81 30 57
    95 76 19 38

    4. Множительный шифр. Для работы с ним нужно запомнить кодовое число и заранее договориться, все ли буквы алфавита будут использоваться, не будут ли выкинуты какие-нибудь.

    Предположим, что кодовым числом будет 257, а из алфавита исключаются буквы: й, ь, ъ, ы, т.е. он выглядит следующим образом:

    АБВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФЧЦЧШЩЭЮЯ

    Требуется зашифровать выражение:
    «Встреча завтра».
    Текст пишется для удобства шифрования вразрядку:

    В С Т Р Е Ч А З А В Т Р А
    2 5 7 2 5 7 2 5 7 2 5 7 2

    Под каждой буквой пишется по цифре до тех пор, пока не кончится фраза. Затем вместо каждой буквы текста пишется та буква алфавита, которая по счету оказывается первой вслед за таким количеством букв, какое показывает цифра, стоящая внизу, причем счет производится вправо. Так, под первой буквой «В» стоит цифра «2», поэтому вместо буквы «В» в шифровальном письме ставится третья буква алфавита «Д». Под второй буквой текста «С» стоит цифр «5», поэтому вместо нее ставится шестая после «С», т.е. буква «Ц».
    В цифрованном виде письмо приобретет следующий вид:

    ДЦШТКБВ НЖДЧЧВ

    Для прочтения шифровки необходимо под каждую букву поставить ключевое, кодовое число. В нашем случае число 257. А в алфавите отсчитывать влево от данной буквы шифрованного письма столько букв, сколько показывает стоящая перед нею цифра.
    Значит, вместо буквы «Д» вторая налево будет буква «В», а вместо «Ц» пятая, значит буква «С».

    Д Ц Щ Т К Б В Н Ж Д Ч Ч В
    2 5 7 2 5 7 2 5 7 2 5 7 2
    В С Т Р Е Ч А З А В Т Р А

    По материалам Л.А.Мильяненков
    По ту сторону закона
    энциклопедия преступного мира

    Простейшие методы шифрования текста

    Методы: объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый.

    Цели.

    • Создать условия для повышения познавательного интереса к предмету.
    • Способствовать развитию аналитико-синтезирующего мышления.
    • Способствовать формированию умений и навыков, носящих общенаучный и обще интеллектуальный характер.

    Задачи:

    образовательные:

    • обобщить и систематизировать знания основных понятий: код, кодирование, криптография;
    • познакомится с простейшими способами шифрования и их создателями;
    • отрабатывать умения читать шифровки и шифровать информацию;

    развивающие:

    • развивать познавательную деятельность и творческие способности учащихся;
    • формировать логическое и абстрактное мышление;
    • развивать умение применять полученные знания в нестандартных ситуациях;
    • развивать воображение и внимательность;

    воспитательные:

    • воспитывать коммуникативную культуру;
    • развивать познавательный интерес.

    Предлагаемая разработка может быть использована для учащихся 7–9 классов. Презентация помогает сделать материал наглядным и доступным.

    Общество, в котором живёт человек, на протяжении своего развития имеет дело с информацией. Она накапливается, перерабатывается, хранится, передаётся. (Слайд 2. Презентация)

    А все ли и всегда должны знать всё?

    Конечно, нет.

    Люди всегда стремились скрыть свои секреты. Сегодня вы познакомитесь с историей развития тайнописи, узнаете простейшие способы шифрования. У вас появится возможность расшифровать послания.

    Простые приемы шифрования применялись и получили некоторое распространение уже в эпоху древних царств и в античности.

    Тайнопись – криптография — является ровесницей письменности. История криптографии насчитывает не одно тысячелетие. Идея создания текстов с тайным смыслом и зашифрованными сообщениями почти так же стара, как и само искусство письма. Этому есть много свидетельств. Глиняная табличка из Угарита (Сирия) – упражнения обучающие искусству расшифровки (1200 год до н.э.). “Вавилонская теодицея” из Ирака – пример акростиха (середина II тысячелетия до н.э.).

    Один из первых систематических шифров был разработан древними евреями; этот метод называется темура — “обмен”.

    Самый простой из них “Атбаш”, алфавит разделялся посередине так, чтобы первые две буквы, А и Б, совпадали с двумя последними, Т и Ш. Использование шифра темура можно обнаружить в Библии.  Это пророчество Иеремии, сделанное в начале VI века до нашей эры, содержит проклятие, всем правителям мира, заканчивая “царем Сесаха” который при дешифровки с шифра “Атбаш” оказывается царём Вавилона.

    (Слайд 3) Более хитроумный способ шифрования был изобретён в древней Спарте во времена Ликурга (V век до н.э.) Для зашифровывания текста использовалась Сциталла — жезл цилиндрической формы, на который наматывалась лента из пергамента. Вдоль оси цилиндра построчно записывался текст, лента сматывалась с жезла и передавалась адресату, имеющему Сциталлу такого же диаметра. Этот способ осуществлял перестановку букв сообщения. Ключом шифра служил диаметр Сциталлы. АРИСТОТЕЛЬ придумал метод вскрытия такого шифра. Он изобрёл дешифровальное устройство “Антисциталла”.

    (Слайд 4) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 5) Греческий писатель ПОЛИБИЙ использовал систему сигнализации, которая применялась как метод шифрования. С его помощью можно было передавать абсолютно любую информацию. Он записывал буквы алфавита в квадратную таблицу и заменял их координатами. Устойчивость этого шифра была велика. Основной причиной этого являлась возможность постоянно менять последовательность букв в квадрате.

    (Слайд 6) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 7) Особую роль в сохранении тайны сыграл способ шифрования, предложенный ЮЛИЕМ ЦЕЗАРЕМ и описанный им в “Записках о галльской войне.

    (Слайд 8) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 9) Существует несколько модификаций шифра Цезаря. Один из них алгоритм шифра Гронсфельда (созданный в 1734 году бельгийцем Хосе де Бронкхором, графом де Гронсфельд, военным и дипломатом). Шифрование заключается в том, что величина сдвига не является постоянной, а задается ключом (гаммой).

    (Слайд 10) Для того, кто передаёт шифровку, важна её устойчивость к дешифрованию. Эта характеристика шифра называется криптостойкостью. Повысить криптостойкость позволяют шифры много алфавитной или многозначной замены. В таких шифрах каждому символу открытого алфавита ставятся в соответствие не один, а несколько символов шифровки.

    (Слайд 11) Научные методы в криптографии впервые появились в арабских странах. Арабского происхождения и само слово шифр (от арабского «цифра»). Арабы первыми стали заменять буквы цифрами с целью защиты исходного текста. О тайнописи и её значении говорится даже в сказках “Тысячи и одной ночи”. Первая книга, специально посвящённая описанию некоторых шифров, появилась в 855 г., она называлась “Книга о большом стремлении человека разгадать загадки древней письменности”.

    (Слайд 12) Итальянский математик и философ ДЖЕРОЛАМО КАРДАНО написал книгу «О тонкостях», в которой имеется часть, посвященная криптографии.

    Его вклад в науку криптография содержит два предложения:

    Первое — использовать открытый текст в качестве ключа.

    Второе — он предложил шифр, называемый ныне «Решетка Кардано».

    Кроме данных предложений Кардано дает «доказательство» стойкости шифров, основанное на подсчете числа ключей.

    Решётка Кардано представляет собой лист из твердого материала, в котором через неправильные интервалы сделаны прямоугольные вырезы высотой для одной строчки и различной длины. Накладывая эту решетку на лист писчей бумаги, можно было записывать в вырезы секретное сообщение. Оставшиеся места заполнялись произвольным текстом, маскирующим секретное сообщение. Этим методом маскировки пользовались многие известные исторические лица, кардинал Ришелье во Франции и русский дипломат А. Грибоедов. На основе такой решетки Кардано построил шифр перестановки.

    (Слайд 13) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 14) Увлекались тайнописью и в России. Используемые шифры — такие же, как в западных странах — значковые, замены, перестановки.

    Датой появления криптографической службы в России следует считать 1549 год (царствование Ивана IV), с момента образования «посольского приказа», в котором имелось «цифирное отделение».

    Петр I полностью реорганизовал криптографическую службу, создав «Посольскую канцелярию». В это время применяются для шифрования коды, как приложения к «цифирным азбукам». В знаменитом «деле царевича Алексея» в обвинительных материалах фигурировали и «цифирные азбуки».

    (Слайд 15) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 16) Много новых идей в криптографии принес XIX век. ТОМАС ДЖЕФФЕРСОН создал шифровальную систему, занимающую особое место в истории криптографии — «дисковый шифр». Этот шифр реализовывался с помощью специального устройства, которое впоследствии назвали шифратором Джефферсона.

    В 1817 г. ДЕСИУС УОДСВОРТ сконструировал шифровальное устройство, которое внесло новый принцип в криптографию. Нововведение состояло в том, что он сделал алфавиты открытого и шифрованного текстов различных длин. Устройство, с помощью которого он это осуществил, представляло собой диск, с двумя подвижными кольцами с алфавитами. Буквы и цифры внешнего кольца были съемными и могли собираться в любом порядке. Эта шифрсистема реализует периодическую многоалфавитную замену.

    (Слайд 17) Способов кодирования информации можно привести много.

    Капитан французской армии ШАРЛЬ БАРБЬЕ разработал в 1819 году систему кодирования ecriture noctrume – ночное письмо. В системе применялись выпуклые точки и тире, недостаток системы её сложность, так как кодировались не буквы, а звуки.

    ЛУИ БРАЙЛЬ усовершенствовал систему, разработал собственный шифр. Основы этой системы используются поныне.

    (Слайд 18) СЭМЮЕЛЬ МОРЗЕ разработал в 1838 году систему кодирования символов с помощью точки и тире. Он же является изобретателем телеграфа (1837год) – устройства в котором использовалась эта система. Самое важное в этом изобретении – двоичный код, то есть использованием для кодирования букв только двух символов.

    (Слайд 19) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 20) В конце XIX века криптография начинает приобретать черты точной науки, а не только искусства, ее начинают изучать в военных академиях. В одной из них был разработан свой собственный военно-полевой шифр, получивший название «Линейка Сен-Сира». Она позволила существенно повысить эффективность труда шифровальщика, облегчить алгоритм реализации шифра Виженера. Именно в этой механизации процессов шифрования-дешифрования и заключается вклад авторов линейки в практическую криптографию.

    В истории криптографии XIX в. ярко запечатлелось имя ОГЮСТА КЕРКГОФФСА. В 80-х годах XIX века издал книгу «Военная криптография» объемом всего в 64 страницы, но они обессмертили его имя в истории криптографии. В ней сформулированы 6 конкретных требований к шифрам, два из которых относятся к стойкости шифрования, а остальные — к эксплуатационным качествам. Одно из них («компрометация системы не должна причинять неудобств корреспондентам») стало называться «правилом Керкгоффса». Все эти требования актуальны и в наши дни.

    В XX веке криптография стала электромеханической, затем электронной. Это означает, что основными средствами передачи информации стали электромеханические и электронные устройства.

    (Слайд 21) Во второй половине XX века, вслед за развитием элементной базы вычислительной техники, появились электронные шифраторы. Сегодня именно электронные шифраторы составляют подавляющую долю средств шифрования. Они удовлетворяют все возрастающим требованиям по надежности и скорости шифрования.

    В семидесятых годах произошло два события, серьезно повлиявших на дальнейшее развитие криптографии. Во-первых, был принят (и опубликован!) первый стандарт шифрования данных (DES), «легализовавший» принцип Керкгоффса в криптографии. Во-вторых, после работы американских математиков У. ДИФФИ и М. ХЕЛЛМАНА родилась «новая криптография»— криптография с открытым ключом.

    (Слайд 22) Задание “Проверь себя”

    (Слайд 23) Роль криптографии будет возрастать в связи с расширением ее областей приложения:

    • цифровая подпись,
    • аутентификация и подтверждение подлинности и целостности электронных документов,
    • безопасность электронного бизнеса,
    • защита информации, передаваемой через интернет и др.

    Знакомство с криптографией потребуется каждому пользователю электронных средств обмена информацией, поэтому криптография в будущем станет «третьей грамотностью» наравне со «второй грамотностью» — владением компьютером и информационными технологиями.

    шифров простой замены | Крипто-ИТ

    Шифры простой замены

    Шифры с простой заменой заменяют каждую букву открытого текста другим символом. Преобразование является однозначным и обратимым.

    Использование

    Ранние шифры с простой заменой использовались еще в древние времена. Они были одним из первых способов (после стеганографии) защитить сообщения.

    Описание

    Простые шифры замены работают, заменяя каждый символ открытого текста другим символом.Чтобы расшифровать буквы зашифрованного текста, следует использовать обратную замену и заменить буквы обратно.

    Прежде чем использовать шифр замены, следует выбрать замены, которые будут использоваться для замены всех букв алфавита. Это можно сделать, написав все буквы алфавита в алфавитном порядке в первой строке, а затем во второй строке те же буквы, но в любом другом произвольном порядке. Буквы из верхней и нижней строк образуют пары, которые следует использовать при шифровании.

    Например, рассмотрим следующие две последовательности букв, определяющие шифр замены:
    ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
    TIMEODANSFRBCGHJKLPQUVWXYZ
    Можно заметить, что буква F закодирована с помощью буквы D, а та же буква шифртекста F соответствует литере открытого текста J. С другой стороны, буква Z соответствует Z (она не изменяется при шифровании).

    Смешение алфавита можно продолжить, определив ключевое слово (или несколько ключевых слов), записав его (пропустив повторяющиеся буквы) под буквами исходного алфавита и заполнив оставшиеся пустые места в конце оставшимися буквами алфавита.Это упрощает запоминание замен и обмен секретным ключом между всеми сторонами.

    Этот метод использовался для создания замены в приведенном выше примере. В качестве ключевых слов использовалось греческое предложение: timeo Danaos et dona ferentes.

    Одной из характеристик простых шифров замены является то, что разные буквы алфавита открытого текста всегда будут давать разные буквы зашифрованного текста. Невозможно, чтобы оба они были зашифрованы одной и той же буквой алфавита.

    Безопасность шифров простой замены

    Из-за того, что каждый символ может быть закодирован любой буквой алфавита, их 26! возможные пары букв латинского алфавита (который состоит из 26 букв). Это приводит к большому количеству комбинаций. Обеспечиваемая безопасность примерно равна стойкости шифра с секретным ключом размером 88 бит.

    Однако гораздо более эффективным подходом, чем атака методом грубой силы, является использование частотного анализа букв зашифрованного текста для взлома простого шифра подстановки.Буквы на всех языках появляются в обычных текстах с разной частотой. Таким образом, гораздо быстрее обнаружить замены, используемые в шифре, путем сравнения часто встречающихся букв зашифрованного текста с буквами, которые часто используются в языке, используемом для шифрования. При использовании этого подхода предполагается, что для обнаружения замен достаточно анализа закодированных сообщений размером около 50 букв.

    Книжный шифр | Гомофонические шифры замены

    Книжный шифр

    Гомофонический шифр замены

    Первое упоминание о книжных шифрах появилось в 1526 году в трудах Якоба Сильвестри.

    Использование

    Примерно через семьдесят лет после того, как в 15 веке были разработаны первые эффективные методы печати книг, были изобретены первые книжные шифры. Благодаря своей простоте они использовались в течение следующих сотен лет.

    Алгоритм

    Существует несколько типов алгоритмов шифрования книг. Самый популярный метод состоит в замене каждой буквы открытого текста тремя числами — номером страницы, номером строки и номером символа в строке.Цифры подобраны таким образом, чтобы обозначать ту же букву, что и в открытом тексте. Поэтому зашифрованный текст состоит из длинных последовательностей чисел. При расшифровке нужно найти каждую букву сообщения, на которую указывает тройная последовательность цифр.

    Другой тип книжного шифра состоит в замене каждой буквы открытого текста двумя числами — номером страницы и номером слова на странице. Обе стороны должны заранее договориться, какая буква указанных слов будет использоваться для шифрования (например, первая или, поскольку обычно первые буквы слов менее разнообразны, вторая или третья).

    Чтобы использовать книжный шифр, обе стороны должны заранее договориться об использовании одной и той же книги (включая точно такое же издание) во время общения. Из-за своей популярности и того, что все ее стихи пронумерованы, общепринятой практикой является использование Библии в качестве ключа.

    Безопасность книжного шифра

    Книжный шифр имеет два основных недостатка. Во-первых, его использование занимает много времени. Каждый символ должен быть закодирован несколькими числами и должен быть найден отдельно в данной книге при расшифровке.

    Во-вторых, существует реальная опасность того, что злоумышленник выдаст или угадает, какая книга используется обеими сторонами для шифрования их связи. В эпоху компьютеров не представляет большой проблемы быстрая проверка большого количества книг, потенциально используемых в качестве секретных ключей, с помощью атак грубой силы.

    Практическая криптография

    Введение §

    Шифр ​​простой замены — это шифр, который использовался в течение многих сотен лет (прекрасная история описана в книге Саймона Сингха «Кодовая книга»).В основном он состоит в замене каждого символа открытого текста другим символом зашифрованного текста. Он отличается от шифра Цезаря тем, что шифралфавит представляет собой не просто сдвинутый алфавит, он полностью перемешан.

    Простой шифр подстановки обеспечивает очень низкую безопасность связи, и будет показано, что его можно легко взломать даже вручную, особенно когда сообщения становятся длиннее (более нескольких сотен символов зашифрованного текста).

    Пример §

    Вот краткий пример шагов шифрования и дешифрования, связанных с шифром простой замены.Текст, который мы зашифруем, будет «защищать восточную стену замка».

    Ключи для шифра простой замены обычно состоят из 26 букв (по сравнению с единственным числом шифра Цезаря). Пример ключа:

    простой алфавит: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
    шифралфавит: phqgiumeaylnofdxjkrcvstzwb
     

    Пример шифрования с использованием вышеуказанного ключа:

    открытый текст: защищать восточную стену замка
    зашифрованный текст: giuifg cei iprc tpnn du cei qprcni
     

    Легко увидеть, как каждый символ в открытом тексте заменяется соответствующей буквой в шифралфавите.Расшифровать так же просто, вернувшись от шифралфавита к простому алфавиту. При генерации ключей популярно использовать ключевое слово, например. ‘zebra’, чтобы сгенерировать его, так как гораздо легче запомнить ключевое слово по сравнению со случайной мешаниной из 26 символов. Используя ключевое слово «зебра», ключ будет выглядеть так:

    .
     шифралфавит: zebracdfghijklmnopqstuvwxy 

    Затем этот ключ используется так же, как в приведенном выше примере. Если ваш ключ слово имеет повторяющиеся символы, например. «мамонт», будьте осторожны, чтобы не включить повторяющиеся символы шифралфавита.

    Пример JavaScript §

    Открытый текст
    защищать восточную стену замка

    ключ =

    Удалить пунктуацию

    Зашифрованный текст

    Другие реализации §

    Чтобы зашифровать свои собственные сообщения в python, вы можете использовать модуль pycipher. Чтобы установить его, используйте pip install pycipher. Чтобы зашифровать сообщения с помощью шифра замены (или другого шифра, документацию см. здесь):

     >>>из импорта pycipher SimpleSubstitution
    >>>ss = SimpleSubstitution('phqgiumeaylnofdxjkrcvstzwb')
    >>>сс.encipher('защитить восточную стену замка')
    'GIUIFGCEIIPRCTPNNDUCEIQPRCNI'
    >>>ss.decipher('GIUIFGCEIIPRCTPNNDUCEIQPRCNI')
    «ЗАЩИТИТЬ ВОСТОЧНУЮ СТЕНУ ЗАМКА»
     

    Криптоанализ §

    См. раздел «Криптоанализ шифра подстановки», чтобы узнать, как автоматически взломать этот шифр.

    Шифр ​​простой замены довольно легко взломать. Несмотря на то, что количество ключей составляет около 2 88,4 (действительно большое число), существует много избыточности и других статистических свойств английского текста, которые упрощают определение достаточно хорошего ключа.Первым шагом является расчет частотного распределения букв в зашифрованном тексте. Это состоит в том, чтобы подсчитать, сколько раз появляется каждая буква. Естественный английский текст имеет очень четкое распределение, которое можно использовать для взлома кодов. Это распределение выглядит следующим образом:

    Частоты английских буквЧастоты букв упорядочены от самых частых до наименее частых

    Это означает, что буква «e» является наиболее распространенной и встречается почти в 13% случаев, тогда как «z» встречается гораздо меньше, чем в 1% случаев.Применение шифра простой подстановки не изменяет частоты этих букв, а лишь немного их смешивает (в приведенном выше примере буква «е» зашифровывается как «i», что означает, что «i» будет наиболее распространенным символом в шифре). текст). Криптоаналитик должен найти ключ, который использовался для шифрования сообщения, что означает поиск соответствия для каждого символа. Для достаточно больших фрагментов текста (несколько сотен символов) можно просто заменить наиболее распространенный символ зашифрованного текста на «e», второй наиболее распространенный символ зашифрованного текста на «t» и т. д.для каждого символа (заменять согласно порядку на изображении справа). Это приведет к очень хорошему приближению к исходному открытому тексту, но только для фрагментов текста со статистическими свойствами, близкими к английским, что гарантируется только для длинных фрагментов текста.

    Для взлома коротких фрагментов текста часто требуется больше опыта. Если в сообщении присутствует исходная пунктуация, например. ‘giuifg cei iprc tpnn du cei qprcni’, то можно использовать следующие правила, чтобы угадать некоторые слова, тогда, используя эту информацию, некоторые буквы в шифралфавите известны.

    Однобуквенные слова   
    а, И.
    Часто встречающиеся двухбуквенные слова
    of, to, in, it, is, be, as, at, so, we, he, by, or, on, do, if, me, my, up, an, go, no, us, am
    Часто встречающиеся слова из трех букв тот, и, ибо, есть, но, не, ты, все, любой, может, имел, ее, был, один, наш, из, день, получить, имеет, его, его, как, человек, новый, теперь , старый, см., два, Кстати, кто, пацан, делал, ее, пусть, ставил, мол, она тоже пользуется
    Часто встречающиеся слова из четырех букв что, с, есть, это, будет, ваш, от, они, знают, хотят, было, хорошо, много, какое-то, время
    * информация в приведенной выше таблице была заимствована с веб-сайта Саймона Сингха, http://www.simonsingh.net/The_Black_Chamber/hintsandtips.htm

    Обычно пунктуация в зашифрованном тексте удаляется, а зашифрованный текст помещается в блоки, такие как ‘giuif gceii prctp nnduc eiqpr cnizz’, что препятствует работе предыдущих трюков. Однако есть много других особенностей английского языка, которые можно использовать. В таблице ниже перечислены некоторые другие факты, которые можно использовать для определения правильного ключа. Для каждого правила приведены лишь несколько наиболее распространенных примеров.

    Информацию о других языках см. в разделе Частота букв для разных языков.

    Наиболее часто встречающиеся одиночные буквы Э Т А О И Н Ш Р Д ЛУ
    Наиболее частые диграфы   the on re in ed nd ha at en es of or nt eati to it stio le is ou ar as de rt ve
    Наиболее часто встречающиеся триграфы и этот ион tio для nde когда-то edt это часто sth мужчин
    Наиболее распространенные удвоения сс ee tt ff ll мм оо
    Наиболее часто встречающиеся начальные буквы T O A W B C D S F M R H I Y E G L N P U J K
    Наиболее часто встречающиеся заключительные буквы E S T D N R Y F L O G H A K M P U W
    * информация в приведенной выше таблице была заимствована с веб-сайта Саймона Сингха, http://www.simonsingh.net/The_Black_Chamber/hintsandtips.htm

    Есть и другие трюки, которые можно использовать помимо перечисленных здесь, возможно, когда-нибудь они будут включены сюда. А пока используйте свою любимую поисковую систему, чтобы найти больше информации.

    Ссылки §

    • В Википедии есть хорошее описание процесса шифрования/дешифрования, истории и криптоанализа этого алгоритма
    • «Кодовая книга» Саймона Сингха — отличное введение в шифры и коды, а также включает раздел о шифрах подстановки.
    • Сингх, Саймон (2000). Кодовая книга: наука о секретности от Древнего Египта до квантовой криптографии. ISBN 0-385-49532-3.

    На веб-сайте Саймона Сингха есть несколько хороших инструментов для решения шифров подстановки:

    Включите JavaScript, чтобы просматривать комментарии с помощью Disqus. комментарии на основе

    Объяснение простых шифров | Глава №3 | Ускоренный переход к криптографии

    3

    Если у вас есть дальний список книг, vblveuwudfind dis txtprtyez 2 read.Неужели это было так сложно понять? Мы надеемся, что нет. В конце концов, мы делаем это каждый день — сохраняем символы в наших текстовых сообщениях на мобильных телефонах и во время чата, чтобы печатать быстрее. Но это не новая концепция. Нынешнее поколение не может присвоить себе это изобретение; это не наше изобретение. Наши предки использовали его в телеграммах. Раньше, когда за отправку телеграмм взималась плата за символ, они пытались сжать символы, чтобы сформировать другое слово, которое можно было бы легко связать со словом, которое оно должно было заменить — почти так же, как мы сокращаем текстовые сообщения сегодня.

    ОБЪЯСНЕНИЕ ПРОСТЫХ ШИФРОВ

    Начав с основ, мы познакомим вас с элементарными типами шифров

    Если у вас есть дальний список книг, vblveuwudfind dis txtprtyez 2 read. Неужели это было так сложно понять? Мы надеемся, что нет. В конце концов, мы делаем это каждый день — сохраняем символы в наших текстовых сообщениях на мобильных телефонах и во время чата, чтобы печатать быстрее. Но это не новая концепция.Нынешнее поколение не может присвоить себе это изобретение; это не наше изобретение. Наши предки использовали его в телеграммах. Раньше, когда за отправку телеграмм взималась плата за символ, они пытались сжать символы, чтобы сформировать другое слово, которое можно было бы легко связать со словом, которое оно должно было заменить — почти так же, как мы сокращаем текстовые сообщения сегодня.

    Но скрывает ли это сообщение? Нисколько. В конце концов, вы поняли первое предложение этой главы, не так ли? Значит, шифр не справился со своей задачей? Ну, нет, не было; это был вовсе не шифр.Это был код.

    Коды

    История полна историй о шифровании. Неважно, являетесь ли вы поклонником сэра Артура Конан Дойла или Дэна Брауна или думаете, что в своей прошлой жизни были героем Второй мировой войны, тот факт, что вы читаете это, с высокой вероятностью говорит о том, что вы уже знаете об этом. шифры в какой-то степени.

    Если вы ссылаетесь на повседневные ссылки, вы можете легко изменить свое внимание и стереть грань между кодами и шифрами, видя их как одно целое, и это не так уж неправильно.Изменение имен своих друзей на «Вампир», «Солнце» и «Скутер» — распространенная практика среди тех, кто хочет скрыть номера своих друзей от других нежелательных пользователей, запутав их. Если вы использовали такую ​​технику, скорее всего, вы бы порекомендовали ее и близким друзьям.

     

    Но действительно ли вам удалось скрыть личности? Может быть, может быть, нет! Предположим, что у вас действительно есть эти имена в адресной книге вашего телефона. Каковы шансы, что кто-то другой сможет понять, что означают «Вампир», «Солнце» и «Скутер»? Если вы поклонник (не)известной серии книг «Сумерки», Вампир может стать для вас особенным другом.Если у вас есть друг, который ест много невегетарианской пищи, вы можете использовать для него то же имя. Если настоящее имя вашего друга — Санни, «Сан», очевидно, относится к нему. Скутер также может быть связан с кем-то с этим прозвищем, которое закрепилось за ним из-за инцидента, или, может быть, это было случайное домашнее имя, которое вы обнаружили в детстве.

     

    Вопрос, который остается без ответа: «Какова вероятность того, что кто-то другой сможет это понять?» Если вы обратите внимание, вы заметите, что все имена были изменены на основе реального жизненного опыта.Очевидно, тогда близким друзьям/родным было бы любопытно узнать, какое имя в вашей телефонной книге относится к какому другу, и если бы они были достаточно хорошими сыщиками, они бы это выяснили.

     

    Теперь давайте перейдем к техническим аспектам предмета и приведем несколько терминов. Хотя мы не будем снова говорить об «открытом тексте» и «зашифрованном тексте», следует отметить, что при работе с кодами термины «декодируются» (или «открытый текст» снова) и «кодируются» именно в таком порядке.

     

    Другим термином, когда речь идет о кодировании в контексте криптографии, являются «кодовые книги».В простом случае, который мы только что представили, история вашей жизни служит кодовой книгой. Чтобы помочь вам лучше понять, вот еще один простой пример:

    .

     

    Итан и Фабио хотят общаться друг с другом. Но есть проблема — Итан знает только английский, а Фабио знает только французский и не говорит и не понимает по-английски. Итан тоже не понимает по-французски. В этом случае Итану потребуется французско->английский словарь, чтобы, когда Фабио говорит по-французски, он мог искать слова в словаре и находить их значения на английском языке.Точно так же Фабио понадобится англо->французский словарь, чтобы, когда Итан говорит по-английски, он мог искать слова в словаре и понимать их значение на французском языке. В этом случае оба словаря служат кодовыми книгами, по которым можно найти «декодированную» форму «кодированного» слова. Технически кодовая книга представляет собой простое отображение закодированных слов в декодированные. Если вы должны были преобразовать все имена в своей телефонной книге таким образом, чтобы никто не мог легко узнать, какое имя соответствует тому или иному человеку, вам может понадобиться кодовая книга, отличная от истории вашей жизни.

     

    Это была одна из форм кодирования. Другая форма кодирования называется «одноразовым» кодом. Эта форма кода, как следует из названия, используется только один раз. Одним из лучших примеров такого кода может быть использование военными кодовых имен для команд солдат. Давайте снова рассмотрим пример: предположим, что есть военный генерал с тремя командами солдат. В первый день он присваивает имена следующим образом: Команда 1 => Альфа, Команда 2 => Браво и Команда 3 => Чарли. Затем он отправляет их в патруль.Команды общаются с помощью беспроводных радиоустройств, сигналы которых можно перехватить. Поэтому, когда Команде 1 нужно поговорить с Командой 2, человек из Команды 1 говорит «Альфа-Браво», чтобы показать, что сообщение предназначено для Команды 2 от Команды 1. Хотя Команда 3 также получает сообщение, они понимают, что сообщение не для них. На следующий день имена меняются и Команда 1 => Зебра, Команда 2 => Дельта и Команда 3 => Танго. Если команда 1 снова захочет передать сообщение команде 2, они скажут «Зебра — Дельта».Если бы эти сообщения также были перехвачены вражескими солдатами, они не смогли бы определить общее количество команд (обратите внимание, что первое название было сделано в алфавитном порядке, в то время как

    секунд было случайным). Такое использование кодов является примером одноразового кода. Одноразовые коды используются только один раз (в зависимости от того, что определяется как «один раз») и часто используются для сообщений, которые должны быть «транслированы», а затем «доставлены» непосредственно адресату. Эти коды отбрасываются после их использования и формируется новый код.Кроме того, все стороны, которые должны использовать код, должны знать код и его значение до запланированной (или ожидаемой) трансляции сообщения.

     

    До сих пор мы говорили о сжатых текстовых сообщениях, примерах кодовых книг и одноразовых кодах. Вы все еще не знаете, что такое шифр, и где вы проводите грань между шифрами и кодами?

    Коды и шифры – разница

    Шифры — это способ зашифровать сообщения, чтобы другие люди их не поняли.Они отличаются от кодов несколькими способами. Перечислим их:

    1. Коды работают с большими фрагментами, обычно со словами. Шифры работают на более низких уровнях. Классические шифры работают с отдельными буквами, а современные шифры работают с отдельными битами.

    2. в то время как шифры являются алгоритмами. Коды включают отображение одного языка на другой (кодирование в декодирование) и наоборот. С другой стороны, шифры — это математические алгоритмы, часто очень сложные. Таким образом, для кодов потребуется кодовая книга, а для шифров — нет.

     

    3. Обычно грамотно закодированные сообщения невозможно подвергнуть криптоанализу. Поскольку математический алгоритм не используется, может оказаться невозможным найти шаблоны в коде. Например, в коде может быть указано, что «все слова, начинающиеся с гласной, должны быть отброшены перед началом фактического процесса декодирования». Такой механизм делает почти невозможным угадывание второго шага, в то время как все еще содержит полностью достоверное сообщение (используя кодовую книгу, где все закодированные слова начинаются с согласной).Криптоанализ зависит от анализа зашифрованных сообщений, но это невозможно с кодами, поскольку их нельзя взломать с помощью методов криптоанализа.

     

    4. Коды зависят от человека, который их компилирует, и от самой кодовой книги. Сила кода зависит от техники, которую он использует, а также от его интеллекта. Если бы разработчик кода был недостаточно умен, сила кода была бы слабой. С другой стороны, шифры зависят от уже разработанных математических процедур, и их разработка не зависит снова и снова от людей.

     

    Прежде всего, эти различия заключаются в том, что для всех шифров требуется хотя бы один ключ, а для кодов — нет. Хотя некоторые могут сказать, что для процесса кодирования-декодирования также требуется аналогичная кодовая книга, они недостаточно похожи, чтобы их можно было сравнивать. Процесс кодирования основан на сопоставлении: у вас есть закодированное слово и у вас есть декодированное слово, и они находятся во взаимно однозначном отношении на основе кодовой книги. Процесс шифрования основан на вычислениях — у вас есть математические алгоритмы, которые могут шифровать и расшифровывать сообщения, для которых требуется правильный ключ.Современные шифры, работающие с битами, появились не на пустом месте. Они были основаны на предыдущих исследованиях, которые, в свою очередь, основывались на еще более старых исследованиях.

    Простые шифры

    Подстановочный шифр

    Это один из самых простых шифров. Процесс прост и понятен из названия — вы подменяете вещи. — Но какие вещи? это более важный вопрос. Наиболее часто заменяемая «вещь» — это одна буква. Один из наиболее распространенных методов, используемых в шифрах подстановки, называется ROT13.Здесь вы поворачиваете алфавиты на 13. Таким образом, «A» становится «N», «B» становится «O» и так далее, пока «M» не становится «Z». Поскольку в английском алфавите всего 26 букв, ROT13 делает сопоставление легко обратимым, то есть «N» становится «A», «O» становится «B», пока «Z» не становится «M».

    При использовании шифра слово «HELLO» становится «URYYB», а «DIGIT» становится «QVTVG». Обратите внимание, что «T» был заменен на «G», потому что ROT13 использует один и тот же алгоритм для шифрования и дешифрования сообщения. Таким образом, он почти не обеспечивает защиты от анализа.

     

    Однако можно использовать и другие методы поворота для замены отдельных букв, которые могут включать методы поворота, отличные от ROT13, например, путем поворота только 3 раза вместо 13. Это отобразит «A» на «D», «B» на « E», пока «W» не станет «Z», а «X» снова не станет «A». Другой метод, который можно использовать, — это случайное сопоставление букв, например:

    .

    Отображение ROT13

     

    В такой сцене слово «HELLO» становится «UZJJC», а «DIGIT» становится «MALAW».Хотя это лучше, чем ROT13, где одна и та же функция может использоваться как для шифрования, так и для расшифровки сообщения, она по-прежнему не обеспечивает достаточную защиту от криптоанализа, поскольку простые шаблоны использования слов могут легко сигнализировать о шифровании.

     

    На случай, если вы упустили из виду, шифр со «случайной» подстановкой, который мы только что разработали выше, не очень похож на шифр, но ближе к коду. Причина кроется в том, что отображение совершенно случайное и для шифрования или дешифрования (ну, это надо уже называть кодированием и декодированием) должна присутствовать таблица.Человек, получивший сообщение, зашифрованное с помощью карты, представленной в таблице, не сможет расшифровать его без имеющейся у него полной таблицы. Зачем мы его представляем, если это просто код? Что ж, мы делаем это, чтобы показать тонкую грань, отделяющую кодирование от шифрования. Мы делаем это, потому что считаем захватывающим наблюдать, как организация случайного перемешивания с использованием простого числа превращает код в технику шифрования; как это начинает включать расчеты вместо карт!

     

    То, что мы продемонстрировали, представляет собой простой шифр замены, который включает в себя чередование алфавитов на число.Однако это всего лишь один пример того, как могут работать шифры замены. Есть и другие способы замены. Одним из наиболее сложных шифров является шифр Виженера, в котором используется таблица замен.

    Квадратная диаграмма Виженера

     

    Этот шифр известен как тип «многоалфавитного» шифра, поскольку одна буква в открытом тексте может принимать несколько значений в зашифрованном тексте. Он использует технику вращения, которую мы только что описали. Как видите, таблица содержит по 26 строк для каждого символа в алфавите, где положение в алфавите определяет количество поворотов строки.Способ использования этого шифра следующий:

     

    1. Сначала получите открытый текст. Пусть это будет «ILOVEDIGITMAGAZINE».

    2. Определите ключевое слово, которое будет использоваться для шифрования открытого текста. Давайте использовать «ТРЕК» в качестве нашего ключевого слова.

    3. Теперь начинаем процесс шифрования:

    а. Возьмем первую букву открытого текста: «Я».

    б. Возьмите первую букву ключевого слова: «Т».

    с. Найдите соответствующую букву «И» в строке, начинающейся с «Т».Это «Б».

    Теперь вам нужно снова повторить процесс с шага 3.a по шаг 3.c. На этот раз вы должны взять вторую букву открытого текста и найти соответствующий ей алфавит в строке, отмеченной второй буквой в ключевом слове. Следовательно, зашифрованная буква — «L», а строка, в которой вы должны увидеть ее замену, — «R». Результат «С».

     

    Теперь ключевое слово имеет длину 5 символов, но открытый текст длиннее ключевого слова. Так как же зашифровать 6-й символ? Ну, вы снова используете первый символ ключевого слова.Чтобы зашифровать 7-й символ открытого текста, вы используете 2-й символ ключевого слова и так далее. Следовательно, буквы ключевого слова используются циклически. Следовательно, если бы вы зашифровали весь открытый текст с помощью заданного ключевого слова, он стал бы таким: BCOXOWZGKDFRGCJBEE. Так? Можно ли теперь проследить зашифрованный текст до исходного открытого текста? Ну нет. По крайней мере, без ключевого слова. Это приводит нас к двум интересным выводам:

     

    Сила ключевого слова будет определять, каким будет зашифрованный текст.Например, если бы мы выбрали небольшое ключевое слово, такое как «ОН» или «Я», было бы намного проще отследить его до исходного открытого текста. Не только длина ключевого слова, но и случайность символов в ключевом слове повышают надежность шифра. Например, если бы мы использовали такое ключевое слово, как «ДДДДДД», повысит ли оно надежность шифра?

     

    Нет, на самом деле это ослабило бы шифр, поскольку он просто сводился бы к использованию «D» в качестве ключевого слова, которое напрямую переводилось бы в чередование 3 в алфавите — довольно слабое, не так ли? С другой стороны, если мы используем «CRAZYFOX» в качестве ключевого слова, это усиливает шифр, потому что он длиннее и не имеет повторяющихся символов.Использовать «XARCZYFO» было бы еще лучше, потому что это делает само ключевое слово тарабарщиной и его труднее предсказать. Эти принципы (более длинное ключевое слово, случайное распределение символов в ключевом слове и

    90 207 ключевых слов, не входящих в словарь), по-прежнему являются важными факторами, определяющими надежность шифрования.

     

    Пробелы в открытом тексте могут ослабить зашифрованный текст. Если вы заметили, в нашем открытом тексте между ними не было пробелов. Если бы они были, зашифрованный текст также содержал бы пробелы или какой-либо другой символ для представления пробелов, которые делают текст более угадываемым, чем когда его нет.

    Шифр ​​перестановки

    Слово говорит само за себя — для шифрования открытого текста используются методы транспонирования. Слово «транспозиция» означает изменение положения. Однако этот шифр работает не на уровне символов, а на уровне слов. В этом случае мы меняем не сами буквы, а то, как мы их читаем. Возьмем наш предыдущий пример с «Я ЛЮБЛЮ ЦИФРОВОЙ ЖУРНАЛ» в качестве открытого текста (хорошо, мы добавили пробелы). Когда мы пишем то же самое предложение задом наперед, оно становится «ENIZAGAM TIGID EVOL I».Это, безусловно, сложнее понять, чем открытый текст, но взломать его не так уж и сложно. Если бы мы убрали пробелы, это было бы «ENIZAGAMTIGIDEVOLI», что немного усложнило бы задачу. Существуют и другие более популярные шифры перестановки, в том числе:

    Шифр ​​ограждения рельсов: В основном мы пишем открытый текст таким образом, который создает линейные узоры по спирали. Например: если вы посмотрите на свою (американскую английскую) клавиатуру, вы увидите, что последовательность символов «QAZSEDCFTGBHUJMKOL» находится в спиральной последовательности.Но когда вы читаете их в том порядке, в котором буквы появляются в строках сверху вниз, получается «QETUOASDFGHJKLZCBM». Теперь мы используем ту же технику для шифрования «ILOVEDIGITMAGAZINE». Это будет выглядеть так:

    При чтении по строкам становится «IEIGNLVDGTAAIEOIMZ». В этом случае ключ равен «3», так как мы используем 3 строки для преобразования. Попробуйте сделать это с ключом «4», и вы обнаружите, что зашифрованный текст меняется. Маршрутный шифр: в этом случае открытый текст размещается в сетке, а затем записывается как последовательность символов, полученная из видимой последовательности по сетке.Давайте предположим тот же открытый текст и разместим его в вертикальных столбцах на сетке 6 x 3:

    .

     

    Теперь прочтите это «внутренняя спираль, начинающаяся в правом верхнем углу». Зашифрованный текст становится «IGTIVILODIAZENAMGE». Однако, если вы используете сетку 5 x 4, сетка станет такой:

    .

    Последние две ячейки в нижних строках остаются пустыми. Они могут быть заполнены любой ерундой, которую переводчик на другом конце может легко понять и отбросить. В этом случае ширина сетки может служить ключом для шифрования.Количество строк можно рассчитать с помощью простой математики, учитывая, что заполнение было выполнено.

    Транспонирование столбцов: Этот метод немного похож на шифр маршрутизатора. Здесь мы также размещаем открытый текст в столбцах, но способ преобразования этой сетки в зашифрованный текст отличается от метода маршрутного шифрования.

    Процесс выглядит следующим образом:

    1. Сначала мы выбираем ключевое слово. Пусть выбранное ключевое слово будет «DUFFER».

    2. Теперь удалим повторяющиеся буквы из ключевого слова.Теперь ключевое слово становится «DUFER».

    3. Затем мы переставляем буквы ключевого слова, полученного на предыдущем шаге. Получается: «ДЕФРУ».

    4. Каждой букве последовательно присваиваем номер. D -> 1, E -> 2, F -> 3, R -> 4, U -> 5.

    5. Теперь мы берем ключевое слово из шага 2 и заменяем буквы цифрами, которые мы получили в шаге 4 (последний шаг). Таким образом, ключевое слово теперь становится «1 5 3 2 4».

    6. Теперь создадим таблицу с 5 столбцами. Последовательность чисел, которую мы получили на последнем шаге, помещается в верхний ряд, служащий головками.

    7. Затем мы размещаем наше сообщение в таблице линейно. Таблица будет выглядеть так: Пожалуйста, обратите внимание, что «X» в последней строке служит дополнением, чтобы избежать нарушений в шифровании. При расшифровке зашифрованного текста на другом конце его будет легко обнаружить, и поэтому его можно будет отбросить.

     

    8. Далее пишем текст в столбце №1 (сверху вниз), а затем текст в столбце №2 (снова сверху вниз). Зашифрованный текст выглядит так: «IDMIVIAXOGGEETZXLIAN».

     

    Ключевое слово «DUFFER» по-прежнему можно использовать для расшифровки сообщения. Попробуйте сделать это сами, если хотите испытать свое серое вещество. На этом мы собрали простые шифры и теперь попытаемся найти более современные методы, которые обеспечивают более высокую защиту, чем обеспечивают эти классические и простые (а также слабые) шифры. Тем не менее, они важны, потому что помогают нам понять, как мы продвинулись так далеко к месту и времени, когда умные методы криптоанализа в сочетании со сверхбыстрыми компьютерами не могут вернуть открытый текст в какие-либо практически значимые сроки.

    Современные шифры

    До сих пор мы говорили о некоторых простых шифрах, которые работали путем замены или перетасовки букв алфавита. Пришло время перейти к цифровому веку, когда машины выполняют сложные вычисления, необходимые для шифрования и расшифровки сообщений, в то время как работа нас, смертных, сводится к выяснению методов, позволяющих создавать более надежные шифры. Одно из самых больших различий между традиционными или классическими шифрами и современными шифрами заключается в наименьшей единице, с которой они могут работать.В классических методах наименьшей единицей измерения была одна буква, а в современных методах наименьшая действующая единица — один бит.

    По мере развития машин и роста потребности в общении между машинами нельзя было слишком долго избегать стандартизации протоколов. ASCII стал самым популярным методом кодирования текста. Он работал, рассматривая каждое число как целое число (и это снова тип простой техники кодирования, но предполагалось, что она будет открытой), а целые числа, в свою очередь, могли быть представлены как последовательность битов — отсюда и современные методы (которые в основном разработан для компьютеров) может работать с битами.

     

    Современные методы шифрования и дешифрования в значительной степени зависят от чисел (весь текст на самом деле представляет собой числа в ASCII, помните?) и могут быть разделены на две большие категории: симметричные и асимметричные. Симметричные алгоритмы. Метод, в котором один и тот же ключ используется как для шифрования, так и для расшифровки текста, называется симметричным алгоритмом.

    Все классические шифры, которые мы проиллюстрировали до сих пор, подпадают под эту категорию, потому что вы всегда будете использовать один и тот же ключ для шифрования и расшифровки сообщения.Некоторыми из наиболее известных примеров симметричных алгоритмов являются DES, 3DES (или Triple DES), AES и Blowfish.

    Асимметричные алгоритмы: Метод, при котором ключ, используемый для шифрования сообщения, не может быть использован для расшифровки сообщения. Ключ, который должен использоваться для расшифровки сообщения, должен отличаться от ключа, используемого для шифрования сообщения, и взаимосвязь между двумя ключами достаточно сложна, чтобы второй ключ не мог быть получен из первого ключа. Самый популярный представитель этой породы — «RSA».Если вы когда-нибудь проверяли SSL-сертификаты веб-сайтов, которые вы посещаете, скорее всего, вы читали их, если, конечно, вы уже не знаете о RSA.

    Асимметричные алгоритмы приобретают большее значение, чем симметричные, поскольку симметричные алгоритмы зависят от одного и того же ключа как для шифрования, так и для дешифрования. Поскольку ключ также должен быть передан получателю, любой человек, способный перехватить зашифрованное сообщение, а также ключ, сможет расшифровать сообщение, что делает шифрование полностью бесполезным.Поскольку в асимметричных алгоритмах ключ, используемый для шифрования, нельзя использовать для расшифровки, можно безопасно передать открытый ключ (тот, который будет использоваться для шифрования сообщения). Любой человек, который хочет отправить обратно защищенное сообщение, может зашифровать сообщение с помощью вашего открытого ключа, а вы сможете расшифровать его с помощью закрытого ключа!

    ДЕС

    Мы не можем подробно объяснить DES в рамках этой книги. Следовательно, мы хотели бы предоставить вам вводное объяснение его алгоритма.DES на самом деле является аббревиатурой от Data Encryption Standard. DES — это блочный шифр, который работает, выполняя операцию в течение 16 раундов над блоками по 64 бита. На каждом этапе он берет вторую половину открытого текста (32 бита) и преобразует ее в другой текст с использованием заранее разработанного алгоритма. Затем он выполняет операцию XOR результата с первой половиной открытого текста. Результат операции XOR обрабатывается алгоритмом (обозначен на диаграмме как «F») на следующем шаге, а вторая половина подвергается операции XOR с результатом функции «F» на следующем шаге.Метод получения открытого текста заключается в обратной процедуре — переходе от «FP» к «IP» и обратном алгоритме.

    ЮАР

    Алгоритм был разработан Роном Ривестом, Ади Шамиром и Леонардом Адлеманом, и их фамилии составляют название алгоритма. Алгоритм RSA представлен в следующих шагах:

    1. Берутся два простых числа p и q.

    2. Новое число n вычисляется путем умножения p и q n = pq

    3.Другое число ϕ(n) генерируется по формуле: ϕ(n) = (p — 1)(q — 1)

    4. Нужно найти другое целое число e такое, что e лежит между 1 и ϕ(n). Кроме того, e и ϕ(n) должны быть взаимно просты. Математически

    1 < e <ϕ(n), где gcd(e, ϕ(n)) = 1 (gcd = наибольший общий делитель)

    5. Нужно найти другое число d такое, что de % mod(ϕ(n)) = 1, т. е. при делении произведения d на e на mod(ϕ(n)), остаток должен быть равен 1.

    Числа «e» и «n» составляют открытый ключ, а «d» и

    Общий алгоритм DES

    ‘n’ составляют закрытый ключ.3 = 8

    Теперь это применимо к номерам, а сообщения не всегда являются номерами. Однако с цифровыми сообщениями все по-другому, потому что все представлено в двоичной форме, которую можно напрямую преобразовать в число. Стойкость шифра зависит от того, насколько сложно угадать числа p и q. Зная p и q, найти остальные числа не составит особого труда. Поскольку произведение p и q равно n, а n является частью открытого ключа, который используется для шифрования и может быть хорошо известен третьему

    партий, единственный способ узнать p и q — найти множители n.Интересно, что у n может быть только 4 делителя: 1, n, p и q. Первые два применимы для любого числа, поэтому нужно найти p и q. Сила RSA как таковая зависит от p и q. Следовательно, они оба должны быть очень большими простыми числами. Это делает факторизацию n чрезвычайно сложной (поскольку не известно простых способов факторизации произведений больших простых чисел).

     

    Алгоритмы защищают секретность сообщения, а надежность шифра зависит от двух вещей: используемого ключа и используемого алгоритма.Если любой из них слаб, сообщение может быть перехвачено третьими лицами. Хотя специально разработанные алгоритмы использовались еще в Древнем Риме, сегодня они не будут работать, так как будут слишком простыми. В современном мире все сводится к надежности используемых ключей, и миллионы, если не миллиарды, тратятся на шифрование военного уровня, для финансовых учреждений, программное обеспечение и многое другое.

     

    Примечание. Второе издание этой книги доступно под заголовком Cracking Codes with Python

      

    Темы, затронутые в этой главе:

    · Метод списка sort()

    · Избавление от повторяющихся символов из строки

    · isupper() и islower() строковые методы

    · Функции-оболочки

    «В качестве редактора Wikileaks я участвовал в отражении многих юридических атак.Чтобы сделать это, и сохранить наши источники в безопасности, нам пришлось распределять активы, все шифровать и перемещать телекоммуникационные и люди во всем мире, чтобы активировать защитные законы в разных странах юрисдикции».

     

    Джулиан Ассанж, главный редактор Викиликс

    Транспозиционные и аффинные шифры имеют тысячи возможные ключи, но компьютер все еще может легко перебрать их все. Нам понадобится шифр с таким количеством возможных ключей, что ни один компьютер не сможет подобрать его методом грубой силы. через них всех.

    Шифр ​​простой замены фактически неуязвим к грубой силовой атаке. Даже если ваш компьютер сможет опробовать триллион ключей каждую секунду, ему все равно потребовалось бы двенадцать миллионов лет, чтобы опробовать каждую ключ.

    Для реализации шифра простой замены выберите случайный буква для шифрования каждой буквы алфавита. Используйте каждую букву один раз и только однажды. Ключ в конечном итоге будет строкой из 26 букв алфавита в случайный порядок.Существует 403 291 461 126 605 635 584 000 000 возможных заказов. для ключей. (Чтобы узнать, как было рассчитано это число, см. http://invpy.com/factorial ).

    Давайте сделаем простой шифр замены с помощью бумаги и сначала карандаш. Например, давайте зашифруем сообщение «Атака на рассвете». с участием ключ VJZBGNFEPLITMXDWKQUCRYAHSO. Сначала выпишите буквы алфавита а затем напишите ключ под ним.

    А

    Б

    С

    Д

    Е

    Ф

    Г

    Х

    я

    Дж

    К

    л

    М

    Н

    О

    Р

    В

    Р

    С

    Т

    У

    В

    Вт

    х

    Д

    З

    В

    Дж

    З

    Б

    Г

    Н

    Ф

    Е

    Р

    л

    я

    Т

    М

    х

    Д

    Вт

    К

    В

    У

    С

    Р

    Д

    А

    Х

    С

    О

     

    Чтобы зашифровать сообщение, найдите букву открытого текста в верхний ряд и замените его буквой из нижнего ряда.A шифрует в V и T шифруют в C, C шифруют в Z и так далее. Таким образом, сообщение «Атака на Рассвет.» шифрует в «Vccvzi vc bvax».

    Чтобы расшифровать, найдите букву из зашифрованного текста в нижнем ряду и замените его буквой из верхнего ряда. V расшифровывается в A, C расшифровывает до T, Z расшифровывает до C и так далее.

    Это очень похоже на то, как шифр Цезаря работает с Слайд Сен-Сир, за исключением того, что нижний ряд перемешан, а не в алфавитном порядке. порядок и просто перешел.Преимущество шифра простой замены что существует гораздо больше возможных ключей. Недостаток в том, что ключ на 26 символы долго и трудно запомнить. Если вы записываете ключ, убедитесь, что этот ключ никогда не будет прочитан кем-либо еще!

    Практические упражнения

    можно найти по адресу http://invpy.com/hackingpractice17A .

    Откройте новое окно редактора файлов, щелкнув Файл Новое окно . Введите следующий код в файл редактор, а затем сохраните его как simpleSubCipher.ру. Нажмите F5 , чтобы запустить программу. Обратите внимание, что сначала вам нужно будет скачайте модуль pyperclip.py и поместите его файл в том же каталоге, что и simpleSubCipher.py файл. Вы можете загрузить этот файл с http://invpy.com/pyperclip.py .

    Источник код для simpleSubCipher.py

     1.

     2.

     3.

     4. импортировать pyperclip, sys, случайный

     5.

     6.

     7.БУКВЫ = ‘ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ’

    8.

     9. деф основной():

    10. myMessage = ‘Если человеку предлагают факт, который идет вразрез с его инстинктами, он внимательно изучит его, и если доказательства не будут неопровержимыми, он отказываюсь в это верить. Если, с другой стороны, ему предлагают что-то, что дает повод действовать в соответствии со своими инстинктами, он примет это даже по малейшим признакам. Так объясняется происхождение мифов.-Бертран Рассел

    11. myKey = ‘LFWOAYUISVKMNXPBDCRJTQEGHZ’

    12. мой режим = ‘зашифровать’

    13.

    14. чекВалидКей(мойКей)

    15.

    16. если myMode == ‘зашифровать’:

    17. переведено = encryptMessage(myKey, myMessage)

    18. elif myMode == ‘расшифровать’:

    19. переведено = decryptMessage(myKey, myMessage)

    20. print(‘Используя ключ %s’ % (myKey))

    21.print(‘Сообщение %sed:’ % (myMode))

    22. печать(перевод)

    23. pyperclip.copy(переведено)

    24. печать()

    25. print(‘Это сообщение было скопировано в буфер обмена.’)

    26.

    27.

    28. защита checkValidKey (ключ):

    29.     список ключей = список (ключ)

    30.     буквыСписок = список (БУКВЫ)

    31.     keyList.sort()

    32.     lettersList.сортировать()

    33.     если список ключей != список букв:

    34.         sys.exit(‘Есть ошибка в ключе или наборе символов.’)

    35.

    36.

    37. def encryptMessage (ключ, сообщение):

    38. вернуть translateMessage (ключ, сообщение, ‘зашифровать’)

    39.

    40.

    41. def decryptMessage (ключ, сообщение):

    42. вернуть translateMessage (ключ, сообщение, «расшифровать»)

    43.

    44.

    45. def translateMessage (ключ, сообщение, режим):

    46. переведено = »

    47. charsA = БУКВЫ

    48. charsB = ключ

    49. если режим == ‘расшифровать’:

    50.

    51.

    52. charsA, charsB = charsB, charsA

    53.

    54.

    55. для символа в сообщении:

    56. если symbol.upper() в charsA:

    57.

    58. symIndex = charsA.find(symbol.upper())

    59. если символ.isupper():

    60. переведено += charsB[symIndex].upper()

    61. еще:

    62. переведено += charsB[symIndex].lower()

    63. еще:

    64.

    65. переведенный += символ

    66.

    67. возврат переведен

    68.

    69.

    70. защита getRandomKey():

    71.ключ = список (БУКВЫ)

    72. random.shuffle (ключ)

    73. вернуть ».join(ключ)

    74.

    75.

    76. если __name__ == ‘__main__’:

    77. главная()

    Когда вы запустите эту программу, вывод будет выглядеть так:

    Использование ключа LFWOAYUISVKMNXPBDCRJTQEGHZ

    Зашифрованное сообщение:

    Sy l nlx sr pyyacao l ylwj eiswi upar lulsxrj isr sxrjsxwjr, ia esmm rwctjsxsza sj wmpramh, lxo txmarr jia aqsoaxwa sr pqaceiamnsxu, ia esmm caytra jp famsaqa sj.Sy, px jia pjiac ilxo, ia sr pyyacao rpnajisxu eiswi lyypcor l calrpx ypc lwjsxu sx lwwpcolxwa jp isr sxrjsxwjr, ia esmm lwwabj sj aqax px jia rmsuijarj aqsoaxwa. Цзя pcsusx py nhjir sr agbmlsxao sx jisr elh. -Facjclxo Ctrramm

     

    Это сообщение было скопировано в буфер обмена.

    Обратите внимание, что если буква в открытом тексте была строчной, она будет строчной в зашифрованном тексте. Если буква была прописной в открытого текста, в зашифрованном тексте оно будет прописным.Простая замена Шифр не шифрует пробелы и знаки препинания. (Хотя конец этого глава объясняет, как модифицировать программу для шифрования и этих символов.)

    Чтобы расшифровать этот зашифрованный текст, вставьте его в качестве значения переменной myMessage в строке 10 и измените myMode на строку «расшифровать». Затем снова запустите программу. Вывод будет выглядеть так:

    Использование ключа LFWOAYUISVKMNXPBDCRJTQEGHZ

    Расшифрованное сообщение:

    Если человеку предлагают факт, который идет вразрез с его инстинкты, он внимательно изучит его, и если доказательства не будут ошеломляющий, он откажется в это верить.Если, с другой стороны, он предложил что-то, что дает основание действовать в соответствии с его инстинкты, он примет это даже по малейшему признаку. Происхождение мифы объясняются таким образом. -Бертран Рассел

     

    Это сообщение было скопировано в буфер обмена.

    simpleSubCipher.py

     1.

     2.

     3.

     4. импортировать pyperclip, sys, случайный

     5.

     6.

     7. БУКВЫ = ‘ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ’

    Первые несколько строк — комментарии, описывающие программу. Затем pyperclip, sys, и случайные модули импортируются. Наконец, постоянная переменная LETTERS устанавливается в строку всех заглавные буквы. Строка LETTERS будет нашей набор символов для программы шифрования простой замены.

    simpleSubCipher.py

     9. деф основной():

    10. myMessage = ‘Если человеку предлагают факт, который идет вразрез с его инстинктами, он внимательно изучит его, и если доказательства не будут неопровержимыми, он отказываюсь в это верить.Если, с другой стороны, ему предлагают что-то, что дает повод действовать в соответствии со своими инстинктами, он примет это даже по малейшим признакам. Так объясняется происхождение мифов. -Бертран Рассел

    11. myKey = ‘LFWOAYUISVKMNXPBDCRJTQEGHZ’

    12. мой режим = ‘зашифровать’

    Функция main() похожа на функция main() программ шифрования в предыдущие главы. Он содержит переменные, в которых хранится сообщение, ключ и режим, которые будут использоваться для программы.

    simpleSubCipher.py

    14. чекВалидКей(мойКей)

    Ключи для шифров простой замены легко получить неправильно. Например, в ключе могут быть не все буквы алфавита. Или ключ может иметь одну и ту же букву дважды. CheckValidKey() функция (которая будет объяснена позже) гарантирует, что ключ может использоваться пользователем. функции шифрования и дешифрования, и выйдет из программы с ошибкой сообщение, если они не являются.

    простой субшифр.ру

    16. если myMode == ‘зашифровать’:

    17. переведено = encryptMessage(myKey, myMessage)

    18. elif myMode == ‘расшифровать’:

    19. переведено = decryptMessage(myKey, myMessage)

    Если выполнение программы возвращается из checkValidKey() вместо завершения мы можем предположить, что ключ действителен. Строки с 16 по 19 проверьте, установлено ли для переменной myMode значение «шифровать» или «дешифровать» и вызывает либо encryptMessage(), либо decryptMessage().Возвращаемое значение encryptMessage() и decryptMessage() (что объясняется позже) быть строкой зашифрованного (или расшифрованного) сообщения. Эта строка будет храниться в переведенной переменной.

    simpleSubCipher.py

    20. print(‘Используя ключ %s’ % (myKey))

    21. print(‘Сообщение %sed:’ % (myMode))

    22. печать(перевод)

    23. pyperclip.copy(переведено)

    24. печать()

    25.print(‘Это сообщение было скопировано в буфер обмена.’)

    Используемый ключ выводится на экран в строке 20. зашифрованное (или расшифрованное) сообщение выводится на экран, а также копируется в буфер обмена. Строка 25 — последняя строка кода в main(). функция, поэтому выполнение программы возвращается после строки 25. Поскольку вызов main() выполняется в последней строке программы, после этого программа выйдет.

    Список sort() Метод

    простой субшифр.ру

    28. защита checkValidKey (ключ):

    29.     список ключей = список (ключ)

    30.     буквыСписок = список (БУКВЫ)

    31.     keyList.sort()

    32.     lettersList.sort()

    Строковое значение ключа простой замены допустимо, только если оно имеет каждый из символов в наборе символов без дубликатов или отсутствующих письма. Мы можем проверить, является ли строковое значение допустимым ключом, отсортировав его и установить символы в алфавитном порядке и проверить, равны ли они.(Хотя БУКВЫ уже в алфавитном порядке, нам еще нужно отсортируйте его, так как он может быть расширен, чтобы содержать другие символы.)

    В строке 29 строка в ключе передается в список(). Возвращаемое значение списка сохраняется в переменной с именем keyList. В строке 30 константная переменная LETTERS (которая, как вы помните, является строкой ‘ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ’) передается в list(), которая возвращает список [‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’, ‘E’, ‘F’, ‘G’, ‘H’, ‘I’, ‘J’, ‘K’, ‘L’, ‘M’, ‘N ‘, ‘О’, ‘П’, ‘К’, «R», «S», «T», «U», «V», «W», «X», «Y», «Z»].

    Метод списка sort() будет изменить порядок элементов в списке в алфавитном порядке. Списки в keyList и letterList затем сортируются в алфавитном порядке, вызывая sort() метод списка на них. Обратите внимание, что так же, как append() list, метод list sort() изменяет список на месте и не имеет возвращаемого значения. Вы хотите, чтобы ваш код выглядел как это:

    keyList.sort()

     

    … и , а не выглядят так:

    список ключей = список ключей.сортировать()

    simpleSubCipher.py

    33.     если список ключей != список букв:

    34.         sys.exit(‘Есть ошибка в ключе или наборе символов.’)

    После сортировки значения keyList и letterList должны совпадать с , так как keyList — это просто символы в LETTERS с перепутанным заказом. Если keyList и letterList равны, мы также знаем, что keyList (и, следовательно, ключ параметр) не имеет в нем дубликатов, так как БУКВЫ в нем нет дубликатов.

    Однако, если условие в строке 33 истинно, то значение в myKey было установлено на недопустимое значение и программа выйдет, вызвав sys.exit().

    simpleSubCipher.py

    37. def encryptMessage (ключ, сообщение):

    38. вернуть translateMessage (ключ, сообщение, ‘зашифровать’)

    39.

    40.

    41. def decryptMessage (ключ, сообщение):

    42. вернуть translateMessage (ключ, сообщение, «расшифровать»)

    43.

    44.

    45. защ. translateMessage (ключ, сообщение, режим):

    Код для шифрования и код для расшифровки почти точно так же. Всегда полезно поместить код в функцию и вызовите его дважды, а не дважды вводите код. Во-первых, это экономит какой-то набор текста. Но во-вторых, если в дублирующемся коде когда-либо возникнет ошибка, вы только должны исправить ошибку в одном месте, а не в нескольких местах. Это обычно) гораздо разумнее заменить повторяющийся код одной функцией, которая код.

    Функции-оболочки просто оборачивают код другую функцию и вернуть значение, которое возвращает обернутая функция. Часто функция-оболочка может внести небольшие изменения в аргументы или возвращаемое значение обернутая функция (в противном случае вы бы просто вызвали обернутую функцию напрямую.) В этом случае encryptMessage() и decryptMessage() (функции-оболочки) вызывают translateMessage() (функция-оболочка) и возвращают значение перевод сообщения () возвращает.

    Обратите внимание на строку 45, что translateMessage() имеет ключ параметров и сообщение, но также и третий параметр с именем mode.Когда он звонит translateMessage(), вызов в encryptMessage() функция передает ‘encrypt’ для параметра режима и вызов в decryptMessage() функция проходит «расшифровать». Вот как функция translateMessage() узнает, следует ли ей зашифровать или расшифровать передаваемое сообщение.

    С помощью этих функций-оболочек тот, кто импортирует программу simpleSubCipher.py, может вызывать функции с именами encryptMessage() и decryptMessage(). как они делают со всеми другими шифровальными программами в этой книге.Они могут создать программа, которая шифрует различными шифрами, как показано ниже:

    импорт affineCipher, simpleSubCipher, транспозицияCipher

    зашифрованный текст1 =        affineCipher.encryptMessage(encKey1, ‘Привет!’)

    зашифрованный текст2 = transpositionCipher.encryptMessage(encKey2, ‘Привет!’)

    зашифрованный текст3 =     simpleSubCipher.encryptMessage(encKey3, ‘Привет!’)

    Функции-оболочки дают шифр простой замены имена программных функций, которые согласуются с другими шифровальными программами.Последовательный имена очень полезны, потому что они облегчают задачу тому, кто знаком с одну из шифровальных программ в этой книге, чтобы уже быть знакомым с другой шифровальные программы. (Вы даже можете видеть, что первый параметр всегда делался ключ, а вторым параметром всегда является сообщение.) Вот почему у нас есть эти функции-оболочки, потому что заставить программиста вызывать функцию translateMessage() было бы несовместимо с другие программы.

    простой субшифр.ру

    45. def translateMessage (ключ, сообщение, режим):

    46. переведено = »

    47. charsA = БУКВЫ

    48. charsB = ключ

    49. если режим == ‘расшифровать’:

    50.

    51.

    52. charsA, charsB = charsB, charsA

    Функция translateMessage() выполняет шифрование (или дешифрование, если режим для параметра задана строка ‘decrypt’). То процесс шифрования очень прост: для каждой буквы в сообщении параметр, мы ищем его индекс в БУКВАХ и замените его буквой с тем же индексом в ключе параметр.Чтобы расшифровать, мы делаем обратное: мы ищем индекс в ключе и заменяем его буквой с тем же индексом в письма.

    В таблице ниже показано, почему использование одного и того же индекса приведет к шифрованию или расшифровать письмо. Верхний ряд показывает символы в charsA (для которого установлено значение БУКВЫ в строке 47), средний ряд показывает символы в charsB (для которых задана клавиша в строке 48), а нижняя строка представляет собой целое число индексы (для справки в этом примере).

    А

    Б

    С

    Д

    Е

    Ф

    Г

    Х

    я

    Дж

    К

    л

    М

    В

    Дж

    З

    Б

    Г

    Н

    Ф

    Е

    Р

    л

    я

    Т

    М

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

     

    Н

    О

    Р

    В

    Р

    С

    Т

    У

    В

    Вт

    х

    Д

    З

    х

    Д

    Вт

    К

    В

    У

    С

    Р

    Д

    А

    Х

    С

    О

    13

    14

    15

    16

    17

    18

    19

    20

    21

    22

    23

    24

    25

     

    Код в translateMessage() будет всегда искать индекс символа сообщения в charsA и заменять его символом по этому индексу в charsB.

    Итак, чтобы зашифровать, мы можем просто оставить charsA и charsB как они есть. Это заменит символ в БУКВАХ с символом в ключе, потому что charsA установлен в БУКВЫ, а charsB установлен в ключ.

    При расшифровке значения в charsA и charsB (то есть БУКВЫ и ключ) меняются местами в строке 52, поэтому таблица выглядеть так:

    В

    Дж

    З

    Б

    Г

    Н

    Ф

    Е

    Р

    л

    я

    Т

    М

    А

    Б

    С

    Д

    Е

    Ф

    Г

    Х

    я

    Дж

    К

    л

    М

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

     

    х

    Д

    Вт

    К

    В

    У

    С

    Р

    Д

    А

    Х

    С

    О

    Н

    О

    Р

    В

    Р

    С

    Т

    У

    В

    Вт

    х

    Д

    З

    13

    14

    15

    16

    17

    18

    19

    20

    21

    22

    23

    24

    25

     

    Помните, наш код в translateMessage() всегда заменяет символ в charsA (верхняя строка) с символом по тому же индексу в charsB (средний ряд).Поэтому, когда строки 47 и 48 поменяют местами значения в charsA и charsB, код в translateMessage() будет выполнять процесс расшифровки. вместо процесса шифрования.

    simpleSubCipher.py

    54.

    55. для символа в сообщении:

    56. если symbol.upper() в charsA:

    57.

    58. symIndex = charsA.find(symbol.upper())

    Цикл for в строке 55 установит переменная символа в символ в строке сообщения на каждой итерации цикла.Если заглавная форма этого символа существует в charsA (помните, что и ключ, и БУКВЫ в них есть только символы верхнего регистра), то мы найдем индекс заглавная форма символа в charsA. Этот индекс будет храниться в переменной с именем symIndex.

    Мы уже знаем, что функция find() метод никогда не вернет -1 (помните, -1 из метода find() означает аргумент не может быть найден в строке), потому что если оператор в строке 56 гарантирует этот символ.верхний() будет существовать в charsA. В противном случае строка 58 не были казнены в первую очередь.

    Строковые методы isupper() и islower()

    Строковый метод isupper() возвращает True, если:

    1.      строка содержит хотя бы одну заглавную букву.

    2.      строка не содержит строчных букв.

    Строковый метод islower() возвращает True, если:

    1.      строка содержит хотя бы одну строчную букву.

    2.      строка не содержит заглавных букв.

    Небуквенные символы в строке не влияют на эти методы возвращают True или False. Попробуйте ввести в интерактивную оболочку следующее:

    >>> ‘ПРИВЕТ’.isupper()

    Правда

    >>> ‘ПРИВЕТ, МИР 123’.isupper()

    Правда

    >>> ‘привет’.isupper()

    Ложь

    >>> ‘Привет’.ниже()

    Ложь

    >>> ‘привет’.islower()

    Правда

    >>> ‘123’.isupper()

    Ложь

    >>> ».islower()

    Ложь

    >>> 

    simpleSubCipher.py

    59. если символ.isupper():

    60. переведено += charsB[symIndex].upper()

    61. еще:

    62. переведено += charsB[symIndex].lower()

    Если символ представляет собой заглавную букву, чем мы хотим объединить прописную версию символа в charsB[symIndex] с переведенным.В противном случае мы соединим строчную версию символа в charsB[symIndex] с переведенным.

    Если символ был числом или знак препинания, например «5» или «?», тогда условие в строке 59 будет False (поскольку в этих строках нет хотя бы одной заглавной буквы) и строка 62 был бы казнен. В этом случае в строке 62 будет lower() вызов метода не повлияет на строку, поскольку в ней нет букв. Попробуйте ввести в интерактивную оболочку следующее:

    >>> «5».ниже()

    ‘5’

    >>> ‘?’.нижний()

    ‘?’

    >>> 

    Итак, строка 62 в блоке else заботится о переводе любых символов нижнего регистра и небуквенные символы.

    simpleSubCipher.py

    63. еще:

    64.

    65. переведенный += символ

    Глядя на отступ, вы можете сказать, что оператор else в строке 63 связан с оператором if в строке 56.Код в блоке, который следует (то есть строка 65) выполняется, если символ не в БУКВАХ. Это означает, что мы не можем зашифровать (или расшифровать) символ в символе, поэтому мы будем просто соедините его в конец переведенного как есть.

     

    simpleSubCipher.py

    67.     возврат переведено

    В конце translateMessage() функции мы возвращаем значение в переведенном переменная, которая будет содержать зашифрованное или расшифрованное сообщение.

    Практические упражнения

    можно найти по адресу http://invpy.com/hackingpractice17B .

    simpleSubCipher.py

    70. защита getRandomKey():

    71. ключ = список (БУКВЫ)

    72. random.shuffle (ключ)

    73. вернуть ».join(ключ)

    Ввод строки, содержащей все буквы алфавита один и только один раз может быть трудным. Чтобы помочь пользователю, getRandomKey() функция вернет действительный ключ для использования.Строки с 71 по 73 делают это случайным образом шифрование символов в константе LETTERS. Объяснение см. в разделе «Случайное скремблирование строки» в главе 10. о том, как перепутать строку с помощью list(), random.shuffle() и join().

    Чтобы использовать getRandomKey() функцию, строку 11 можно изменить на это:

    11.     myKey = getRandomKey()

    Помните, что наша шифровальная программа распечатает ключ, используется в строке 20. Так пользователь может узнать, какой ключ вернула функция getRandomKey().

    simpleSubCipher.py

    76. если __name__ == ‘__main__’:

    77. главная()

    Строки 76 и 77 находятся внизу программы и вызывают main(), если simpleSubCipher.py выполняется как программа, а не импортируется как модуль другой программой.

    Шифр ​​простой замены в этой главе шифрует только буквы в открытом тексте.eTi|W1,NLD7xk(-SF>Iz0E=d;Bu#c]w~’VvHKmpJ+}s8y& XtP43.b[OA!*\Q

    Код, различающий верхний и нижний регистр буквы в строках с 58 по 62 можно заменить этими двумя строками:

    simpleSubCipher.py

    58. symIndex = charsA.find(symbol.upper())

    59. , если symbol.isupper():

    60. переведено += charsB[symIndex].upper()

    61. еще:

    62. переведено += charsB[symIndex].eTi|W1,NLD7xk(-SF>Iz0E=d;Bu#c]w~’VvHKmpJ+}s8y& XtP43.b[OA!*\Q

    Зашифрованное сообщение:

    #A/3/%3$/\2/ZAAO5O[/3/A3bY/a*\b*/!ZO2/3!3\$2Y/*\2/\$2Y\$bY2)/*O /a\MM/2b5lY\$\nO/\Y/bMZ2OMC)/3$[/l$MO22/Y*O/Oo\[O$bO/\2/ZoO5a*OM%\$!)/*O /a\MM/5OAl2O/YZ/.OM\OoO/\Ye/#A)/Z$/Y*O/ZY*O5/*3$[)/*O/\2/ZAAO5O[/2Z%OY *\$!/a*\b*/3AAZ5[2/3/5O32Z$/AZ5/3bY\$!/\$/3bbZ5[3$bO/YZ/*\2/\$2Y\$bY2)/ *O/a\MM/3bbOgY/\Y/OoO$/Z$/Y*O/2M\!*YO2Y/Oo\[O$bOe/p*O/Z5\!\$/ZA/%CY* 2/\2/ORgM3\$O[/\$/Y*\2/a3Ce/^0O5Y53$[/Kl22OMM

     

    Это сообщение было скопировано в буфер обмена.

    Практические упражнения

    можно найти по адресу http://invpy.com/hackingpractice17C .

    В этой главе мы узнали о новом наборе данных тип. Во многих наших программах использовать списки намного проще, чем наборы, но наборы — это простой способ избавиться от повторяющихся значений в списках или строках.

    Строковые методы isupper() и islower() могут сообщить нам, является ли строковое значение состоит только из прописных или строчных букв. И сорт() Метод list очень полезен для упорядочения элементов списка.

    Шифр ​​простой замены имеет слишком много возможных ключи для грубой силы. Это делает его невосприимчивым к методам, которые наши предыдущие программы взлома шифров использовали. Нам предстоит сделать более умные программы, чтобы сломать этот код.

    В следующей главе мы узнаем, как взломать простой шифр замены. Вместо перебора всех ключей мы будем использовать гораздо более интеллектуальный и сложный алгоритм.

    Подстановочный шифр — Academic Kids

    От академических детей

    (Перенаправлено из простого шифра замены)

    В криптографии шифр замены — это метод шифрования, с помощью которого единицы открытого текста заменяются шифротекстом в соответствии с обычной системой; «единицами» могут быть отдельные буквы (наиболее распространенные), пары букв, триплеты букв, смеси вышеперечисленных и так далее. Получатель расшифровывает текст, выполняя обратную замену.

    Шифры замены можно сравнить с шифрами перестановки. В транспозиционном шифре единицы открытого текста переставляются в другом и обычно довольно сложном порядке, но сами единицы остаются неизменными. Напротив, в шифре подстановки единицы открытого текста сохраняются в той же последовательности в зашифрованном тексте, но сами единицы изменяются.

    Существует несколько различных типов шифров замены. Если шифр работает с отдельными буквами, он называется шифром простой замены ; шифр, который работает с большими группами букв, называется полиграфическим .Моноалфавитный шифр использует фиксированную замену во всем сообщении, тогда как полиалфавитный шифр использует ряд замен в разное время в сообщении, например, с омофонами , где единица открытого текста отображается в одну из нескольких возможности в зашифрованном тексте.

    Простая замена

    ROT13 — это шифр Цезаря, тип шифра подстановки. В ROT13 алфавит повернут на 13 шагов.

    Замена одной буквы — простая замена — может быть продемонстрирована путем написания алфавита в некотором порядке, представляющем замену.Это называется алфавитом замены . Шифралфавит может быть сдвинут или перевернут (создание шифров Цезаря и Атбаша соответственно) или зашифрован более сложным образом, и в этом случае он называется смешанным алфавитом или неупорядоченным алфавитом . Традиционно смешанные алфавиты создаются путем написания сначала ключевого слова, а затем всех оставшихся букв.

    Примеры

    Используя эту систему, ключевое слово «зебры» дает нам следующие алфавиты:

    Алфавит открытого текста: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
    Алфавит зашифрованного текста: ZEBRASCDFGHIJKLMNOPQTUVWXY

    Сообщение

     немедленно бегите.мы обнаружены!
     

    шифрует в

     SIAA ZQ LKBA. ВА ЗОА РФПБЛУАОАР!
     

    Традиционно зашифрованный текст записывается блоками фиксированной длины без знаков препинания и пробелов; это делается, чтобы избежать ошибок при передаче и скрыть границы слов от открытого текста. Эти блоки называются «группами», и иногда в качестве дополнительной проверки дается «количество групп» (т. е. количество групп). Пять групп букв являются традиционными, начиная с того времени, когда сообщения передавались по телеграфу:

     СИААЗ КЛКБА ВАЗОА РФПБЛ УАОАР
     

    Если длина сообщения не делится на пять, оно может быть дополнено в конце «нулями».Это могут быть любые символы, которые расшифровываются до очевидной чепухи, поэтому получатель может легко их обнаружить и отбросить.

    Алфавит зашифрованного текста иногда отличается от алфавита открытого текста; например, в шифре свиного пера зашифрованный текст состоит из набора символов, полученных из сетки. Например:

    Отсутствующее изображение
    A-pigpen-message.png
    Пример сообщения свинарника

    Однако такие функции мало влияют на безопасность схемы — по крайней мере, любой набор странных символов можно преобразовать обратно в алфавит от А до Я и обращаться с ним как обычно.{88.4}, или около 88 бит), этот шифр не очень надежный, его легко взломать. При условии, что сообщение имеет разумную длину (см. ниже), криптоаналитик может вывести вероятное значение наиболее распространенных символов, анализируя частотное распределение зашифрованного текста — частотный анализ. Это позволяет формировать частичные слова, которые можно предварительно заполнить, постепенно расширяя (частичное) решение (см. Частотный анализ для демонстрации этого). В некоторых случаях основные слова также можно определить по образцу их букв; например, притягивает , костный , а слова с этими двумя корнями являются единственными общеупотребительными английскими словами с шаблоном ABBCADB .Многие люди разгадывают такие шифры для развлечения, например, ребусы с криптограммами в газете.

    Согласно расстоянию уникальности английского языка, для взлома простой замены смешанного алфавита требуется 27,6 букв зашифрованного текста. На практике обычно требуется около 50 букв, хотя некоторые сообщения можно разбить и меньшим количеством, если обнаруживаются необычные шаблоны. В других случаях открытый текст может иметь почти плоское частотное распределение, и тогда потребуются гораздо более длинные открытые тексты.

    Гомофоническая замена

    Отсутствует изображение
    Бабингтон_postscript.jpg

    Ранняя попытка усложнить атаки частотного анализа на шифры подстановки заключалась в маскировке частоты букв открытого текста с помощью омофонии . В этих шифрах буквы открытого текста соответствуют более чем одному символу зашифрованного текста. Обычно символы открытого текста с самой высокой частотой имеют больше эквивалентов, чем буквы с более низкой частотой. Таким образом, частотное распределение сглаживается, что затрудняет анализ.

    Поскольку в алфавите зашифрованного текста потребуется более 26 символов, для изобретения более крупных алфавитов используются различные решения. Возможно, самым простым является использование числовой замены «алфавит». Другой метод состоит из простых вариаций существующего алфавита; прописные, строчные, перевернутые и т. д. Более художественно, хотя и не обязательно более надежно, некоторые омофонические шифры использовали полностью изобретенные алфавиты причудливых символов. (См. литературный пример в книге По «Золотой жук »; ср.рукопись Войнича).

    Интересным вариантом является номенклатор . Этот шифр, названный в честь государственного чиновника, объявившего титулы высокопоставленных гостей, сочетал в себе небольшую кодовую книгу с большими таблицами омофонических замен. Первоначально код был ограничен именами важных людей, отсюда и название шифра; в более поздние годы он также охватывал многие общеупотребительные слова и географические названия. Символы для целых слов ( кодовых слова в современном языке) и букв (шифр в современном языке) не различались в зашифрованном тексте.Великий шифр Россиньолов, использовавшийся Людовиком XIV во Франции, был одним из них; после того, как он вышел из употребления, сообщения во французских архивах нельзя было взломать в течение нескольких сотен лет.

    Номенклаторы были стандартным средством дипломатической переписки, шпионажа и сложных политических заговоров с начала пятнадцатого века до конца восемнадцатого века; большинство заговорщиков были и остаются менее искушенными в криптографии. Хотя к середине шестнадцатого века криптоаналитики правительственной разведки систематически взламывали номенклаторы, а более совершенные системы были доступны с 1467 года, обычной реакцией на криптоанализ было просто увеличение размеров таблиц.К концу восемнадцатого века, когда система начала вымирать, некоторые номенклаторы имели 50 000 символов!

    Тем не менее, не все номенклаторы были сломаны; сегодня криптоанализ архивных зашифрованных текстов остается плодотворной областью исторических исследований.

    Книжный шифр и сквозная шахматная доска являются типами омофонического шифра.

    Полиалфавитная замена

    Основная статья: Полиалфавитный шифр

    Полиалфавитные шифры замены были впервые описаны в 1467 году Леоне Баттиста Альберти в виде дисков.Иоганн Тритемиус в своей книге Steganographia (древнегреческое слово «скрытое письмо») представил теперь более стандартную форму таблицы (см. Ниже; около 1500 г., но опубликовано намного позже). Более сложная версия с использованием смешанных алфавитов была описана в 1563 году Джованни Баттиста делла Порта в его книге De Furtivis Literarum Notis (лат. «О скрытых символах в письме»).

    В полиалфавитном шифре используется несколько шифралфавитов.Для облегчения шифрования все алфавиты обычно записываются в большую таблицу, традиционно называемую таблицей . Таблица обычно имеет размер 26 × 26, так что доступно 26 полных алфавитов зашифрованного текста. Метод заполнения таблицы и выбора следующего алфавита определяет конкретный полиалфавитный шифр. Все такие шифры легче взломать, чем считалось ранее, поскольку алфавиты подстановки повторяются для достаточно больших открытых текстов.

    Одним из самых популярных был портрет Блеза де Вижанра.Впервые опубликованный в 1585 году, он считался невзламываемым до 1863 года и действительно обычно назывался le chiffre indechiffrable (по-французски «неразборчивый шифр»).

    В шифре Виженра первая строка таблицы заполняется копией алфавита открытого текста, а последующие строки просто сдвигаются на одну позицию влево. (Такая простая таблица называется tabula recta и математически соответствует сложению открытого текста и ключевых букв по модулю 26.) Затем используется ключевое слово для выбора используемого алфавита зашифрованного текста. Каждая буква ключевого слова используется по очереди, а затем они повторяются снова с самого начала. Таким образом, если ключевое слово «CAT», первая буква открытого текста шифруется в алфавите «C», вторая — в «A», третья — в «T», четвертая — снова в «C» и так далее. На практике ключи Виженера часто представляли собой фразы длиной в несколько слов.

    В 1863 году Фридрих Касиски опубликовал метод (вероятно, тайно и независимо открытый Чарльзом Бэббиджем перед Крымской войной), позволяющий вычислить длину ключевого слова в зашифрованном сообщении Виженера.Как только это было сделано, буквы зашифрованного текста, которые были зашифрованы одним и тем же алфавитом, могли быть выбраны и атакованы по отдельности как ряд полунезависимых простых подстановок, что осложнялось тем фактом, что буквы внутри одного алфавита были разделены и не образовывали полных слов. но упрощено тем фактом, что обычно использовалась tabula recta .

    Таким образом, даже сегодня шифр типа Виженера теоретически должно быть трудно взломать, если в таблице используются смешанные алфавиты, если ключевое слово является случайным и если общая длина зашифрованного текста меньше 27.в 6 раз больше длины ключевого слова. Эти требования редко понимаются на практике, поэтому безопасность зашифрованных сообщений Виженера обычно меньше, чем могла бы быть.

    Другие известные полиалфавиты включают:

    • Шифр ​​Гронсфельда. Это идентично Виженеру, за исключением того, что используется только 10 алфавитов, поэтому «ключевое слово» является числовым.
    • Шифр ​​Бофорта. Это практически то же самое, что и Vigenère, за исключением того, что tabula recta заменяется обратным, математически эквивалентным шифротексту = ключ — открытый текст.Эта операция является самообратной, так что одна и та же таблица используется совершенно одинаковым образом как для шифрования, так и для дешифрования.
    • Шифр ​​с автоключом, который смешивает открытый текст с ключом, чтобы избежать периодичности ключа.
    • Шифр ​​с бегущим ключом, в котором ключ делается очень длинным с использованием отрывка из книги или подобного текста.

    Современные поточные шифры также можно рассматривать с достаточно абстрактной точки зрения как форму полиалфавитного шифра, в которой все усилия направлены на то, чтобы сделать ключевой поток как можно более длинным и непредсказуемым.

    Полиграфическая замена

    В полиграфическом замещающем шифре буквы открытого текста заменяются большими группами (обычно парами, образуя диграфический шифр ), вместо того, чтобы заменять буквы по отдельности. Преимущество этого заключается, во-первых, в том, что частотное распределение орграфов намного более плоское, чем распределение отдельных букв (хотя на самом деле не плоское в реальных языках; например, «TH» гораздо более распространено, чем «XQ» в английском языке). Во-вторых, большее количество символов требует соответственно больше зашифрованного текста для продуктивного анализа частоты букв.2 = 676, чтобы заменить пары алфавитом подстановки, потребовался бы алфавит длиной 676 символов, что было бы довольно громоздко. (На самом деле не нужно было бы создавать каждую комбинацию, или редкие комбинации можно было бы разбить на отдельные буквы, но это ничтожно мало.) В том же De Furtivis Literarum Notis , упомянутом выше, делла Порта фактически предложил такую ​​систему, с таблицей 26 x 26, заполненной 676 уникальными глифами. Однако система была непрактичной и, вероятно, никогда не использовалась.Алгебраические или геометрические методы обычно используются для построения замены из простых операций.

    Самой ранней практической диграфической заменой был так называемый шифр Playfair, фактически изобретенный сэром Чарльзом Уитстоном в 1854 году. Он использовался в военных целях со времен англо-бурской войны до Второй мировой войны. В этом шифре сетка 5 х 5 заполнена буквами смешанного алфавита (объединены две буквы, обычно I и J). Затем имитируется диграфическая замена, когда пары букв берутся за два угла прямоугольника, а два других угла используются в качестве зашифрованного текста (схему см. В основной статье о шифре Playfair).Специальные правила обрабатывают двойные буквы и пары, попадающие в одну и ту же строку или столбец.

    В 1901 году Феликс Деластель представил несколько других практических полиграфических методов, в том числе двухраздельный и четырехквадратный шифры (оба диграфические) и трехраздельный шифр (вероятно, первый практический триграфический).

    Шифр ​​Хилла — это полиграфическая замена, которая может одновременно объединять гораздо большие группы букв, используя линейную алгебру. Он был изобретен в 1929 году Лестером С. Хиллом. Каждая буква обрабатывается как цифра по основанию 26: A = 0, B = 1 и так далее.n (для обеспечения возможности расшифровки). Удивительно, но однажды шифр Хилла размерности 6 был реализован механически!

    К сожалению, шифр Хилла уязвим для атаки по известному открытому тексту, потому что он полностью линейный, поэтому для отражения этой атаки его необходимо комбинировать с некоторым нелинейным шагом. Комбинация более широких и более слабых линейных диффузионных шагов, таких как шифр Хилла, с нелинейными шагами замещения в конечном итоге приводит к сети замещения-перестановки (например,, шифр Фейстеля), поэтому можно — с этой крайней точки зрения — рассматривать современные блочные шифры как тип полиграфической замены.

    Шифры механической замены

    Примерно в период между Первой мировой войной и широкой доступностью компьютеров (для некоторых правительств это было примерно в 1950-х или 1960-х годах; для других организаций это было десятилетием или более позже; для частных лиц это было не ранее 1975 года) механические реализации полиалфавитных шифров замены были широко используемый.Примерно в одно и то же время у нескольких изобретателей были похожие идеи, и в 1919 году роторные шифровальные машины были запатентованы четыре раза. Наиболее важной из получившихся машин была «Энигма», особенно в версиях, использовавшихся немецкими военными примерно с 1930 года. Союзники также разработали и бывшие в употреблении роторные машины (например, SIGABA и Typex).

    Все они были похожи тем, что заменяемая буква выбиралась электрически из огромного числа возможных комбинаций, возникающих при вращении нескольких буквенных дисков.Поскольку один или несколько дисков вращались механически с каждой зашифрованной буквой открытого текста, количество используемых алфавитов было значительно больше, чем астрономическое. Тем не менее, ранние версии этих машин были хрупкими. Уильям Ф. Фридман из SIS армии США рано обнаружил уязвимости в роторной машине Хеберна, а Дилвин Нокс из GC&CS, как утверждается, сломал по крайней мере одну из коммерческих версий машины Enigma задолго до начала Второй мировой войны. Трафик, защищенный практически всеми немецкими военными Enigma, был взломан криптоаналитиками союзников, особенно в Блетчли-парке, начиная с варианта немецкой армии, использовавшегося в начале 1930-х годов.Эта версия была нарушена вдохновленной математической проницательностью Мариана Реевского в Польше.

    Насколько известно, ни одно сообщение, защищенное машинами SIGABA и Typex, не было взломано.

    Блокнот одноразовый

    Основная статья: Одноразовый блокнот

    Один тип шифра подстановки, одноразовый блокнот, является совершенно особенным. Он был изобретен в конце Первой мировой войны Гилбертом Вернамом и Джозефом Моборном в США. Клод Шеннон математически доказал его нерушимость, вероятно, во время Второй мировой войны; его работа была впервые опубликована в конце 1940-х годов.В наиболее распространенной реализации одноразовый блокнот можно назвать шифром подстановки только с необычной точки зрения; обычно буква открытого текста комбинируется (не заменяется) каким-либо образом (например, XOR) с символом материала ключа в этой позиции.

    Одноразовый блокнот в большинстве случаев непрактичен, так как он требует, чтобы материал ключа был такой же длины, как и открытый текст, на самом деле случайный, использовался один раз и только один раз и хранился в полном секрете от всех, кроме отправителя и предполагаемый приемник.Когда эти условия нарушаются, даже незначительно, одноразовый блокнот уже не является нерушимым. Сообщения советских одноразовых блокнотов, отправленные из США в течение короткого времени во время Второй мировой войны, использовали неслучайный ключевой материал. Криптоаналитики США, начиная с конца 40-х годов, смогли полностью или частично взломать несколько тысяч сообщений из нескольких сотен тысяч. (См. ВЕНОНА)

    В механической реализации, как и в оборудовании ROCKEX, одноразовый блокнот использовался для сообщений, отправляемых на горячую линию Москва-Вашингтон , созданную после кубинского ракетного кризиса.

    Замена в современной криптографии

    Шифры замены, о которых говорилось выше, особенно старые ручные шифры с карандашом и бумагой, больше не используются серьезно. Однако криптографическая концепция подстановки существует и сегодня. С достаточно абстрактной точки зрения современные бит-ориентированные блочные шифры (например, DES или AES) можно рассматривать как шифры подстановки в чрезвычайно большом двоичном алфавите. Кроме того, блочные шифры часто включают в себя меньшие таблицы замещения, называемые S-блоками.См. также сеть замещения-перестановки.

    См. также

    de: Одноалфавитная замена

    fr:Chiffrement de Vigenre nl: Замещающий код pl: Szyfr podstawieniowy pt:Cifra de substituio

    Кодирование — Шифрование — Полевое руководство по информатике

    Шифр ​​замены берет каждый символ (иногда группу символов) в сообщении и заменяет его другим символом в соответствии с установленными правилами. Каждое вхождение одного символа будет заменено на одним и тем же символом замены.

    Зашифрованное сообщение может быть затем расшифровано с помощью другого шифра замены, на этот раз настроенного на замену каждого символа тем, который он первоначально заменил. Это очень простая система, которая, как мы увидим, делает ее очень ненадежным методом шифрования!

    В этом разделе мы рассмотрим простой шифр замены, называемый шифром Цезаря. Шифру Цезаря более 2000 лет, он был изобретен парнем по имени Юлий Цезарь. Прежде чем мы пойдем дальше, попробуйте взломать этот простой код.Если вы застряли, попробуйте поработать в небольшой группе с друзьями и одноклассниками, чтобы обсудить идеи. Белая доска или ручка и бумага будут полезны для выполнения этого упражнения.

     ДРО BOCMEO WSCCSYX GSVV ECO K РОВСМЫЗДОБ,
    KBBSFSXQ KD XYYX DYWYBBYG.
    ЛО БОКНИ ДЫ ЛБОКУ ЕД КС CYYX
    КЦ ЙЕ РОКБ ДРБОО
    LVKCDC YX K GRSCDVO.
    S'VV LO GOKBSXQ K BON KBWLKXN.
     

    После того, как вы поняли, о чем говорится в тексте, составьте таблицу с буквами алфавита по порядку, а затем напишите букву, которой они представлены в зашифрованном тексте.Вы должны заметить интересную закономерность.

    Учитывая, насколько легко взломать этот шифр, вы, вероятно, не хотите, чтобы ваши банковские реквизиты были зашифрованы с его помощью. На практике используются гораздо более стойкие шифры, хотя сейчас мы рассмотрим шифр Цезаря немного подробнее, потому что он является прекрасным введением во многие идеи шифрования.

    Когда вы смотрели на шифр Цезаря в предыдущем разделе и (надеюсь) взломали его и поняли, что он говорит, вы, вероятно, заметили, что существует закономерность в том, как буквы исходного сообщения соответствуют буквам в расшифрованном.Каждая буква в исходном сообщении расшифровывается до буквы, стоявшей на 10 позиций перед ней в алфавите. Таблица преобразования, которую вы нарисовали, должна была это подчеркнуть. Вот таблица соответствий букв, где буква «К» переводится как «А». Ничего страшного, если ваша таблица преобразования отображается противоположным образом, то есть «А» в «К», а не «К» в «А». Если вам не удалось взломать шифр Цезаря в предыдущем разделе, вернитесь к нему сейчас и расшифруйте его с помощью таблицы.

    В этом примере мы говорим, что ключ равен 10 , потому что ключи в шифре Цезаря — это числа от 1 до 25 (тщательно подумайте, почему нам не нужен ключ из 26!), которые определяют, насколько далеко должен располагаться алфавит. вращается.Если бы вместо этого мы использовали ключ 8 , таблица преобразования была бы следующей.

    Что такое ключ? Жаргон Бастер

    В шифре Цезаря ключ представляет, на сколько позиций следует повернуть алфавит. В приведенных выше примерах мы использовали клавиши «8» и «10». Однако в более общем смысле ключ — это просто значение, которое требуется для математических расчетов при шифровании и дешифровании. В то время как шифр Цезаря имеет только 25 возможных ключей, реальные системы шифрования имеют непостижимо большое количество возможных ключей и предпочтительно используют ключи, которые содержат сотни или даже тысячи двоичных цифр.Важно иметь огромное количество различных возможных ключей, потому что компьютеру потребуется меньше секунды, чтобы попробовать все 25 ключей шифра Цезаря.

    В физическом мире кодовый замок полностью аналогичен шифру (фактически, вы можете отправить секретное сообщение в ящик, запертый кодовым замком). Мы предположим, что единственный способ открыть коробку — вычислить комбинацию. Номер комбинации ключ для коробки. Если это трехзначный замок, у вас будет только 1000 значений для проверки, что может занять не так уж много времени.Четырехзначный замок имеет в 10 раз больше значений для проверки, поэтому он намного надежнее. Конечно, могут быть способы уменьшить объем требуемой работы — например, если вы знаете, что человек, который запер его, никогда не показывает правильную цифру, тогда вам нужно угадать только 9 цифр для каждого места, а не 10, что заняло бы менее трех четвертей времени!

    Попробуйте поэкспериментировать со следующим интерактивом для шифра Цезаря. Вы, вероятно, захотите вернуться к нему позже, работая над остальными разделами, посвященными шифру Цезаря.

    Ранее мы рассмотрели, как взломать шифр Кейзара — получить открытый текст из зашифрованного текста, не сообщая заранее ключ. Еще проще расшифровать шифр Цезаря, когда у нас есть ключ. На практике хорошая система шифрования гарантирует, что открытый текст не может быть получен из зашифрованного текста без ключа, т. е. он может быть расшифрован , но не взломан .

    В качестве примера , расшифровывающего с помощью шифра Цезаря, предположим, что у нас есть следующий зашифрованный текст и что ключ равен 6.

     ЗНК ВАОЙК ХХУКТ ЛУД ПАСВЫ УБКХ ЗНК РГФЭ ДЖУМ
     

    Поскольку мы знаем, что ключ равен 6, мы можем вычесть 6 знаков из каждого символа в зашифрованном тексте. Например, буква за 6 знаков до «Z» — это «T», за 6 знаков до «N» — «H», а за 6 знаков до «K» — «E». Отсюда мы знаем, что первое слово должно быть «THE». Проходя таким образом весь зашифрованный текст, мы можем в конечном итоге получить открытый текст:

     БЫСТРАЯ КОРИЧНЕВАЯ ЛИСА ПЕРЕРЫВАЕТ ЧЕРЕЗ ЛЕНИВУЮ СОБАКУ
     

    Приведенный выше интерактив может сделать этот процесс за вас.Просто поместите зашифрованный текст в поле справа, введите ключ и скажите ему расшифровать. Однако вы должны убедиться, что понимаете, как шифровать сообщения самостоятельно!

    Расшифровка шифра Цезаря Испытание

    Вызов 1

    Расшифруйте следующее сообщение, используя шифр Цезаря. Ключ 4.

     HIGVCTXMRK GEIWEV GMTLIV MW IEWC
     

    Задача 2

    Какой ключ для следующего шифротекста ?

    Шифрование так же просто.Вместо вращения назад (вычитания), как мы это делали при расшифровке, мы поворачиваем вперед (добавляем) ключ к каждой букве в открытом тексте. Например, предположим, что мы хотим зашифровать следующий текст с помощью ключа 7.

    .

    Начнем с того, что буква, стоящая на 7 позиций впереди «H», будет «O», на 7 позиций впереди «O» будет «V», а на 7 позиций впереди «W» будет «D». Это означает, что первое слово открытого текста шифруется в «OVD» в зашифрованном тексте. Проходя таким образом весь открытый текст, мы можем в конечном итоге получить зашифрованный текст:

    Шифрование шифром Цезаря Испытание

    Вызов 1

    Зашифруйте следующее сообщение, используя шифр Цезаря и ключ 20:

     ЕЩЕ ОДНО СЛУЧАЙНОЕ СООБЩЕНИЕ ДЛЯ ШИФРОВАНИЯ
     

    Задача 2

    Почему использование ключа 26 в следующем сообщении не является хорошей идеей?

     ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КЛЮЧА ИЗ ДВАДЦАТЬ ШЕСТИ В ШИФРЕ ЦЕЗАРЯ — НЕ ХОРОШАЯ ИДЕЯ
     
    Шифр Цезаря ROT13 Любопытство

    Шифр ​​Цезаря с ключом 13 аналогичен подходу под названием ROT13 (поворот 13 символов), который иногда используется, чтобы скрыть такие вещи, как изюминка шутки, спойлер для истории, ответ на вопрос или текст, который может быть оскорбительным.Его легко расшифровать (и для этого существует множество автоматических систем), но пользователю приходится специально просить показать расшифрованную версию. Ключ 13 для шифра Цезаря имеет интересное свойство, заключающееся в том, что метод шифрования идентичен методу дешифрования, т. е. одна и та же программа может использоваться для обоих. Многие надежные методы шифрования пытаются сделать процессы шифрования и дешифрования как можно более похожими, чтобы одно и то же программное и/или аппаратное обеспечение можно было использовать для обеих частей задачи, как правило, с небольшими изменениями.

    Что такое шифр замены? Жаргон Бастер

    Шифр ​​замены просто означает, что каждая буква в открытом тексте заменяется другой буквой для формирования зашифрованного текста. Если одна и та же буква встречается в открытом тексте более одного раза, то она появляется одинаково при каждом появлении в зашифрованном тексте. Например, фраза «ЗДРАВСТВУЙТЕ!» состоит из нескольких букв «Н», «Э» и «Л». Например, все буквы H в открытом тексте могут измениться на «C» в зашифрованном тексте.Шифр Цезаря является примером шифра замены. Другие шифры подстановки улучшают шифр Цезаря тем, что не имеют всех букв по порядку, а некоторые старые письменные шифры используют разные символы для каждого символа. Однако шифры подстановки легко атаковать, потому что статистическая атака очень проста: вы просто ищете несколько общих букв и последовательностей букв и сопоставляете их с общими шаблонами в языке.

    До сих пор мы рассматривали один из способов взлома шифра Цезаря: использование шаблонов в тексте.Поиск шаблонов, таких как однобуквенные слова, другие короткие слова, шаблоны из двух букв, позиции апострофа и знание правил, таких как все слова должны содержать по крайней мере один из a, e, i, o, u или y (за исключением некоторых акронимов). и слова, написанные на языке txt, конечно), взломать шифр Цезаря, ища шаблоны, легко. Любая хорошая криптосистема не должна поддаваться такому анализу, т.е. она должна быть семантически безопасной .

    Что мы подразумеваем под семантически безопасным? Жаргон Бастер

    Семантически безопасный означает, что не существует известного эффективного алгоритма, который может использовать зашифрованный текст для получения какой-либо информации об открытом тексте, кроме длины сообщения.Очень важно, чтобы используемые на практике криптосистемы были семантически безопасными.

    Как мы видели выше, шифр Цезаря не является семантически безопасным.

    Существует множество других способов взлома шифра Цезаря, которые мы рассмотрим в этом разделе. Понимание различных распространенных атак на шифры важно при рассмотрении сложных криптосистем, которые используются на практике.

    Атака с частотным анализом включает просмотр того, сколько раз каждая буква встречается в зашифрованном сообщении, и использование этой информации для взлома кода.Например, буква, которая появляется в сообщении много раз, с гораздо большей вероятностью будет буквой «T», чем «Z».

    Следующий интерактив поможет вам проанализировать фрагмент текста, подсчитав частоты букв. Вы можете вставить некоторый текст, чтобы увидеть, какие символы являются наиболее распространенными (и наименее распространенными).

    Следующий текст был закодирован с помощью шифра Цезаря. Чтобы попытаться понять это, вставьте его в статистический анализатор выше.

     F QTSL RJXXFLJ HTSYFNSX QTYX ТК
    XYFYNXYNHFQ HQZJX YMFY HFS GJ
    ZXJI YT FSFQDXJ BMFY YMJ RTXY
    KWJVZJSY QJYYJWX FWJ, FSI JAJS
    YMJ RTXY HTRRTS UFNWX TW YWNUQJX
    ТК QJYYJWX HFS MJQU YT GWJFP
    YMJ HTIJ
     

    «Е» — самая распространенная буква английского алфавита.Поэтому разумно предположить, что «J» в зашифрованном тексте представляет «E» в открытом тексте. Поскольку «J» на 5 букв впереди «E» в алфавите, мы можем предположить, что ключ равен 5. Если вы поместите зашифрованный текст в приведенный выше интерактив и установите ключ 5, вы обнаружите, что это действительно правильный ключ.

    Расшифрованное сообщение Спойлер!

    Сообщение, которое вы должны были расшифровать:

     ДЛИННОЕ СООБЩЕНИЕ СОДЕРЖИТ МНОГО
    СТАТИСТИЧЕСКИЕ ПОДСКАЗКИ, КОТОРЫЕ МОЖЕТ БЫТЬ
    ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДЛЯ АНАЛИЗА НАИБОЛЕЕ
    ЧАСТЫЕ БУКВЫ ЕСТЬ, И ДАЖЕ
    НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ПАРЫ ИЛИ ТРОЙКИ
    БУКВ МОЖЕТ ПОМОЧЬ СЛОМАТЬ
    КОД
     

    Как сказано в сообщении, длинные сообщения содержат много статистических подсказок.Очень короткие сообщения (например, всего несколько слов) вряд ли будут иметь явные статистические тенденции. В очень длинных сообщениях (например, целые книги) почти всегда будет буква «Е» как самая распространенная буква. В Википедии есть список частот букв, который может быть вам полезен.

    Частотный анализ Испытание

    Поместите зашифрованный текст в указанный выше частотный анализатор, угадайте, что это за ключ (используя метод, описанный выше), а затем попробуйте использовать этот ключ с зашифрованным текстом в интерактивном выше.Попробуйте угадать ключ, используя как можно меньше догадок!

    Вызов 1

     WTGT XH PCDIWTG BTHHPVT IWPI NDJ HWDJAS WPKT CD IGDJQAT QGTPZXCV LXIW ATIITG UGTFJTCRN PCPANHXH
     

    Задача 2

     OCDN ODHZ OCZ HZNNVBZ XJIOVDIN GJON JA OCZ GZOOZM O, RCDXC DN OCZ NZXJIY HJNO XJHHJI GZOOZM DI OCZ VGKCVWZO
     

    Вызов 3

     BGDTCU BCEJ, BCXKGT, CPF BCPG BQQOGF VJTQWIJ VJG BQQ
     
    Буква E не всегда самая распространенная буква… Любопытство

    Хотя почти во всех английских текстах наиболее часто встречается буква E, это не всегда так. Например, роман Эрнеста Винсента Райта Gadsby 1939 года не содержит ни одной буквы E (это называется липограммой). Кроме того, текст, который вы атакуете, может быть не на английском языке. Во время Первой и Второй мировых войн американские военные заставляли многих говорящих по коду коренных американцев переводить сообщения на свой родной язык, что в то время обеспечивало надежный уровень безопасности.

    Шифр Виженера Любопытство

    Немного более надежным шифром, чем шифр Цезаря, является шифр Виженера, созданный с использованием нескольких шифров Цезаря, где есть ключевая фраза (например, «acb»), и каждая буква в ключе дает смещение (в примере это будет 1, 3, 2). Эти смещения повторяются, чтобы дать смещение для кодирования каждого символа в открытом тексте.

    При наличии нескольких шифров Цезаря обычные буквы, такие как E, больше не будут выделяться так сильно, что значительно усложнит частотный анализ.На следующем веб-сайте показано влияние на распределение: The Black Chamber — Vigenere Strength

    .

    Однако, несмотря на то, что это делает шифр Виженера более сложным для взлома, чем шифр Цезаря, были найдены способы его быстрого взлома. На самом деле, как только вы узнаете длину ключа, все сводится к взлому нескольких шифров Цезаря (что, как вы видели, несложно, и вы даже можете использовать частотный анализ для отдельных шифров Цезаря!). Для определения длины ключа было разработано несколько статистических методов.

    Атака на шифр Виженера путем перебора всех возможных ключей сложна, потому что существует гораздо больше возможных ключей, чем для шифра Цезаря, но статистическая атака может работать довольно быстро. Шифр Виженера известен как полиалфавитный шифр замены , так как он использует множественные правила замены.

    Другим видом атаки является атака по известному открытому тексту, когда вы знаете решение частично или полностью. Например, если вы знаете, что я начинаю все свои сообщения со слов «ПРИВЕТ», вы можете легко определить ключ для следующего сообщения.

     AB MAXKX LXVKXM FXXMBGZ TM MPH TF MANKLWTR
     

    Даже если вы не знали, что в ключе используется простая ротация (не все шифры замены), вы узнали, что A->H, B->I, M->T, X->E и K->R . Это имеет большое значение для расшифровки сообщения. Заполнив буквы, которые вы знаете, вы получите:

     AB MAXKX LXVKXM FXXMBGZ TM MPH TF MANKLWTR
    ПРИВЕТ _E__ET _EETI__ _T T__ __ TH______
     

    Используя другие приемы, описанные выше, количество оставшихся букв очень ограничено.Попробуй разобраться.

    Вышеприведенное сообщение… Спойлер!

    Расшифрованное сообщение:

     ПРИВЕТ СЕКРЕТНАЯ ВСТРЕЧА В ДВА ЧЕТВЕРГА
     

    Атака по известному открытому тексту сразу же взламывает шифр Цезаря, но хорошая криптосистема не должна иметь этой уязвимости, потому что кто-то может на удивление легко узнать, что конкретное сообщение отправляется. Например, общим сообщением может быть «Нечего сообщать», или в онлайн-банкинге могут быть общие сообщения, такие как заголовки в банковском счете или части веб-страницы, которые всегда появляются.Еще хуже атака с выбранным открытым текстом , когда вы обманом заставляете кого-то отправить выбранное вами сообщение через их систему, чтобы вы могли увидеть, что это за зашифрованный текст.

    По этой причине очень важно, чтобы любая хорошая криптосистема не была взломанной, даже если у злоумышленника есть фрагменты открытого текста вместе с соответствующим зашифрованным текстом для работы. Для этого криптосистема должна выдавать разный зашифрованный текст каждый раз, когда шифруется одно и то же открытое текстовое сообщение. Поначалу может показаться, что добиться этого невозможно, хотя в реальных криптосистемах используется несколько хитроумных методов.

    Более общие шифры замены Любопытство

    В то время как шифр Цезаря имеет ключ, определяющий вращение, более общий шифр замены может случайным образом зашифровать весь алфавит. Для этого требуется ключ, состоящий из последовательности из 26 букв или цифр, указывающих, какие буквы отображаются друг на друга. Например, первая часть ключа может быть «D, Z, E», что будет означать D: A, Z: B, E: C. Ключ должен иметь еще 23 буквы, чтобы указать остальную часть сопоставления.

    Это увеличивает количество возможных ключей и, таким образом, снижает риск атаки полным перебором. А можно заменить на любую из 26 букв алфавита, затем В можно заменить на любую из 25 оставшихся букв (26 минус буква, уже замененная на А), С можно заменить на любую из 24 оставшихся букв, и так далее.

    Это дает нам 26 возможностей для A, умноженных на 25 возможностей для B, умноженных на 24 возможности для C, вплоть до 2 возможностей для Y и 1 возможности для Z.

    Для представления каждой из этих возможностей требуется около 88 бит, что делает размер ключа шифра около 88 бит, что ниже современных стандартов, но все же не так уж плохо!

    Однако это решает только одну из проблем. Другие методы взлома шифра Цезаря, которые мы рассмотрели, по-прежнему очень эффективны для всех шифров подстановки, в частности для частотного анализа. По этой причине на практике нам нужны более совершенные шифры, которые мы вскоре рассмотрим.

    Другим подходом к взлому зашифрованного текста является атака грубой силой, которая включает в себя проверку всех возможных ключей и проверку того, дает ли какой-либо из них понятный текст.Для шифра Цезаря это легко сделать, потому что возможных ключей всего 25. Например, следующий зашифрованный текст состоит из одного слова, но слишком короток для статистической атаки. Попробуйте поместить его в декодер выше и пробовать ключи, пока не расшифруете его.

    В настоящее время ключи шифрования обычно представляют собой числа длиной 128 бит или более. Вы можете подсчитать, сколько времени потребуется, чтобы опробовать каждое возможное 128-битное число, если бы компьютер мог проверять миллион раз в секунду (включая проверку на наличие английских слов в каждом декодированном тексте).В конце концов, он взломает сообщение, но по прошествии времени, которое на это потребуется, он вряд ли будет больше полезен — и пользователь ключа, вероятно, изменил его!

    На самом деле, если мы проанализируем это, 128-битный ключ со скоростью 1 000 000 в секунду потребует 10 790 283 070 000 000 000 000 000 лет для проверки. Конечно, он может что-то найти в первый год, но шансы на это смехотворно малы, и было бы более реалистично надеяться выиграть главный приз в лото три раза подряд (и вы, вероятно, получили бы больше денег).В среднем на это уйдет примерно половина этого количества, то есть чуть более 5 000 000 000 000 000 000 000 000 лет. Даже если у вас есть действительно быстрый компьютер, который может проверять один триллион ключей в секунду (на практике это довольно нереально), это все равно займет около 5 000 000 000 000 лет. Даже если бы вы могли получить миллион таких компьютеров (что еще более нереально на практике), это все равно заняло бы 5 000 000 лет.

    И даже если бы у вас было то железо, которое было рассмотрено выше, то люди стали бы использовать большие ключи.Каждый бит, добавленный к ключу, удваивает количество лет, необходимое для его угадывания. Простое добавление дополнительных 15 или 20 битов к ключу в приведенном выше примере безопасно отодвинет требуемое время назад, намного превысив ожидаемую продолжительность жизни Земли и Солнца! Именно так настоящие криптосистемы защищаются от атак грубой силы. Криптография во многом зависит от низкой вероятности успеха.

    Приведенный ниже калькулятор может работать с очень большими числами. Вы можете перепроверить наши расчеты выше, если хотите! Кроме того, выясните, что произойдет, если размер ключа будет двойным (т.е. 256 бит), или если использовался ключ 1024 или 2048 бит (распространенный в наши дни).

    Калькулятор больших чисел

    Х + У Х — У Х × Y Х ÷ Y Х Д ИКС! Прозрачный

    Сложные расчеты могут занять до 5 секунд. Результат: Решаемость — проблемы, которые требуют слишком много времени для решения Любопытство

    Атаки грубой силы проверяют все возможные ключи, и количество возможных ключей растет экспоненциально по мере того, как ключ становится длиннее. Как мы видели выше, ни одна современная компьютерная система не может опробовать все возможные значения 128-битного ключа за полезное время, и даже если бы это было возможно, добавление еще одного бита удвоило бы время, затрачиваемое на это.

    В компьютерных науках проблемы, на решение которых требуется экспоненциальное количество времени, обычно считаются неразрешимыми, то есть вы не можете их решить; это как если бы вы крутили свои колеса. Выяснение того, какие проблемы разрешимы, а какие трудноразрешимы, является важной областью исследований в области компьютерных наук — многие другие проблемы, которые нас волнуют, кажутся неразрешимыми, к нашему большому разочарованию. Область шифрования — одна из немногих ситуаций, когда мы довольны тем, что алгоритм неразрешим!

    В этом руководстве есть целая глава о гибкости, где вы можете подробнее изучить эти вопросы.

    Терминология, с которой вы должны быть знакомы Жаргон Бастер

    Основная терминология, с которой вы должны быть знакомы, заключается в том, что открытый текст шифруется шифром с ключом шифрования для создания зашифрованного текста. Тот, у кого нет ключа шифрования и хочет взломать шифр, может попробовать различные подходы, в том числе атаку грубой силы (перебор всех возможных ключей), атаку частотного анализа (поиск статистических закономерностей) и атаку по известному открытому тексту (сопоставление с некоторым известным текстом). с шифром для разработки ключа).

    Если вам дали пример использования простого шифра, вы сможете рассказать о нем, используя правильную терминологию.

    Предыдущий:
    Какова общая картина? Next:
    Криптосистемы, используемые на практике .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.