Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Поліалфавітний шифр



План:


Введення


1. Історичні відомості

Взагалі, історію криптографії можна вважати рівною за віком історії існування писемності, бо саме з появою писемності виникла потреба придумувати різні способи для зберігання інформації у вигляді, доступному тільки для певного кола осіб. Наприклад, до нашої ери був придуманий відомий " Шифр Цезаря ", який полягав у заміні кожного символу в тексті на елемент, віддалений від нього в алфавіті на фіксоване число позицій. Cezar.JPG

Шифрувальна машина Енігма

Природно, що люди, від яких інформація приховувати, шукали всілякі способи розшифрувати закодовані повідомлення. Таких людей зараз називають криптоаналітика. Обидві ворогуючі сторони перебували в постійному протиборстві: перші постійно вигадували нові шифри, з першого погляду недоступні для криптоаналітиків, а другі знаходили способи дешифрування прихованих повідомлень.

Завдяки роботі Абу аль-Кінді виявилося, що шифри типу "Шифра Цезаря" (тобто моноалфавитной шифри, в яких кожній букві кодованого тексту ставиться у відповідність однозначно якась шифрована буква) досить-таки легко піддаються частотному криптоанализу. Виникла потреба в розробці таких шифрів, ручна розшифровка яких може зажадати дуже значних зусиль. І на зміну моноалфавитной шифрам прийшли поліалфавітние шифри. Абу аль-Кінді першим запропонував використовувати Многоалфавитная шифр. У європейських країнах це відбулося в епоху Відродження, коли розвиток торгівлі зажадало надійні способи захисту інформації. Одним із перших запропонував поліалфавітний шифр італійський архітектор Батисті Альберті. Згодом даний шифр отримав ім'я дипломата XVI століття Блеза де Вижинера. Також внесок у розвиток поліалфавітних шифрів вніс німецький абат XVI століття Іоганн Трісемус. Простим, але стійким способом поліалфавітной заміни є шифр Плейфера, відкритий на початку XIX століття Чарльзом Уитстоном. Цей шифр використовувався аж до I світової війни. Останнім словом у розвитку поліалфавітних шифрів стали так звані роторні машини, які дозволяли легко створювати стійкі до кріптоатакам поліалфавітние шифри. Прикладом такої машини є німецька машина Enigma, розроблена в 1917 р. Едвардом Хеберном.

З розвитком ЕОМ поліалфавітние шифри перестали бути настільки стійкими до кріптоатакам, і, так само, як свого часу і моноалфавитной шифри, відійшли на задній план, ставши частиною історії.


2. Поліалфавітние шифри: суть підходу до шифрування

Вводити поняття поліалфавітного шифру зручніше за все, спочатку визначивши моноалфавитной шифр, що було зроблено в історичних відомостях.

Суть поліалфавітного шифру полягає в циклічному застосуванні декількох моноалфавитной шифрів до певного числа букв шіфруемого тексту. Наприклад, нехай у нас є деяке повідомлення x 1, x 2, x 3,... .. x n,... ... x 2n,... .., яке треба зашифрувати. При використанні поліалфавітного шифру є кілька моноалфавитной шифрів (наприклад, n штук). І в нашому випадку до першої букви застосовується перший моноалфавитной шифр, до другої букві - другий, до третьої - третій ... .. до n-ої букві - n-й, а до n +1 знову перший, ну і так далі. Таким чином, виходить досить-таки складна послідовність, яку вже не так просто розкрити, як один моноалфавитной шифр. Найважливішим ефектом, що досягається при використанні поліалфавітного шифру, є маскування частот появи тих чи інших літер у тексті, на підставі якої зазвичай дуже легко розкриваються моноалфавитной шифри.


3. Шифр Віженер

Докладніше див Шифр Віженер

Прикладом поліалфавітного шифру є шифр Віженер. Блез де Віженер запропонував використовувати як ключа частину тексту самого повідомлення або ж уже шифрованого повідомлення. Принцип шифрування найпростіше пояснити на прикладі. Отже, нехай ключем буде слово з трьох букв, наприклад ABC. Спочатку складається таблиця, звана квадратом Віженер, яка виглядає таким чином:

Vigenre square shading.svg

Припустимо, що нам треба зашифрувати якийсь текст, першим словом якого є слово DANCE. Зашифруємо перші дві літери, а всі інші робляться аналогічно. У графі "ключ" багаторазово повторюємо слово ABC, у графі "відкритий текст" наводимо відкритий текст, у графі "шифрований текст" наводимо зашифрований текст:

Viginere1.JPG

Беремо першу букву і дивимося, яка буква ключа знаходиться над нею, а потім отриману букву ключа знаходимо в першому рядку квадрата Віженер, а шіфруемих букву в першому стовпці, потім дивимося, яка буква знаходиться на перетині отриманого рядка та стовпця - вона і буде зашифрованою буквою :

Viginere2.JPG

В результаті подібних операцій отримуємо DBPCF. Звернемо увагу на той факт, що довжина ключа дорівнює числу всіх моноалфавитной шифрів, суперпозицією яких є наш поліалфавітний шифр. Однією з модифікацій даного методу є використання як ключа всього відкритого тексту (тобто в графі "ключ" просто пишеться поспіль весь вихідний текст), тільки з однією поправкою, необхідної для заплутування криптоаналітика: першу букву ключа виберемо довільно, а далі вже текст повідомлення :

Viginere3.JPG

У цьому випадку виходить, що довжина ключа дорівнює довжині вихідного тексту, а значить періоду у цього поліалфавітного шифру немає.

Розшифрування тексту, зашифрованого шифром Віженер, відбувається абсолютно аналогічно шифруванню.


4. Шифр Гронсфельда

Ще одним прикладом поліалфавітного шифру є шифр Гронсфельда. Тут, на відміну від попереднього випадку, використовується числовий ключ, а сама схема дуже нагадує шифр Цезаря. Нехай нам треба зашифрувати слово EXALTATION. Наприклад, беремо як ключ число 31415, потім складаємо наступну таблицю:

Gronfeld1.JPG

Виходить, що кожній букві відповідає певна цифра, це цифра буде показувати, на скільки позицій буде відбуватися зсув алфавіту для кожної конкретної букви. Наприклад, покажемо, як перетвориться буква E:

Gronfeld2.JPG

Тобто букві E відповідає буква H. Таким чином, для всього слова отримуємо зашифрований текст: HYEMYDUMPS. Зворотне перетворення відбувається подібним чином, тільки кожен раз зрушуємо алфавіт в іншу сторону.


5. Злом поліалфавітних шифрів

Найпростіше зламати поліалфавітний шифр, знаючи його період, тобто число використовуваних моноалфавитной шифрів. Тоді, вибравши літери, відповідні кожному з моноалфавитной шифрів, можна до кожного з них застосувати так званий частотний аналіз (або який-небудь інший метод злому моноалфавитной шифрів), заснований на тому, що кожна буква в довільному тексті з'являється з цілком певною частотою, а значить, подивившись частоти появи тих чи інших букв, можна дізнатися, як відбувається заміна. Одним з методів знаходження періоду поліалфавітних шифрів є метод, запропонований Фредеріком Касіскі в 1836 році. Він полягає в тому, що в зашифрованому тексті знаходяться однакові сегменти довжини не менше, ніж три літери, потім обчислюються відстані між першими літерами сусідніх сегментів. Виявляється, передбачуваний період є кратним найбільшому загальному делителю для цих відстаней.


Література

  • А. В. Яковлєв, А. А. Безбогов, В. В. Родін, В. Н. Шамкін "Криптографічний захист інформації".
  • Е. М. Габідулін "Курс лекцій по Захисту Інформації"
  • А. П. Алфьоров, А. Ю. Зубов, А. С. Кузьмін, А. В. Черьомушкін "Основи криптографії"



Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Шифр
A8 (шифр)
A3 (шифр)
Шифр Плейфера
Шифр Хілла
Шифр Вернама
Книжковий шифр
Шифр Бекона
Шифр підстановки
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru