Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε τον πίνακα Vigenère για το ρωσικό αλφάβητο, δηλαδή τη σημασία του στην ανάπτυξη. Ας εξοικειωθούμε με την ορολογία, ιστορικά γεγονότα. Θα μελετήσουμε την αποκρυπτογράφηση και τις μεθόδους της, καθώς και πολλά άλλα, τα οποία θα μας επιτρέψουν τελικά να ορίσουμε με σαφήνεια την έννοια του πίνακα Vigenère.
Εισαγωγή
Υπάρχει μια έννοια της "κρυπτογράφησης πληροφοριών" - είναι ένας συγκεκριμένος μηχανισμός για την ερμηνεία πληροφοριών σε άλλη μορφή, η οποία μπορεί να αναγνωριστεί μόνο γνωρίζοντας τον τρόπο αποκρυπτογράφησης.
Ο κρυπτογράφηση Vigenère είναι μια τέτοια μέθοδος πολυαλφαβητικής κρυπτογράφησης πληροφοριών κάνοντας αλλαγές στο κυριολεκτικό κείμενο που μπορούν να διαβαστούν μόνο γνωρίζοντας τα κλειδιά. Αυτή η πολυαλφαβητική αντικατάσταση δεν εφευρέθηκε μονομιάς. Ο πρώτος επιστήμονας που περιέγραψε αυτή τη μέθοδο ήταν ο J. Battista Bellaso. Αυτό το έκανε στις σελίδες του βιβλίου La cifra del. Sig. το 1553 όμως η μέθοδος πήρε το όνομά της από τον B. Vigenère, διπλωμάτη από τη Γαλλία. Η μεθοδολογία του είναι αρκετά απλή στην κατανόηση και την εκτέλεση. Είναι επίσης απρόσιτο στους συνηθισμένουςεργαλεία κρυπτανάλυσης.
Ιστορικά δεδομένα
L. Ο Alberti, γνωστός ειδικός στους τομείς της αρχιτεκτονικής και της φιλοσοφίας, το 1466 παρείχε για επιθεώρηση και αξιολόγηση μια πραγματεία που περιείχε πληροφορίες για την κρυπτογράφηση, στάλθηκε στο γραφείο του Πάπα. Οι πληροφορίες αναφέρουν διαφορετικούς τρόπους εκτέλεσης αυτής της ενέργειας. Το τελικό αποτέλεσμα της εργασίας παρουσιάστηκε από τον ίδιο σε μια μέθοδο κωδικοποίησης δεδομένων που ανέπτυξε προσωπικά, την οποία ονόμασε «κρυπτογράφηση αντάξιος των βασιλιάδων». Αυτός ο μηχανισμός κρυπτογράφησης ήταν μια πολυαλφαβητική δομή που σχημάτιζε έναν δίσκο κρυπτογράφησης. Η εφεύρεση του τυπογραφείου στη Γερμανία το 1518 έδωσε νέο χώρο για την ανάπτυξη της κρυπτογραφίας.
Το 1553, έγινε ένα άλλο βήμα για να μπορέσει να αναπτυχθεί αυτός ο τομέας της ανθρώπινης δραστηριότητας. Αυτό έγινε από τον J. Bellazo. Ονόμασε το έργο του «The Cipher of Signor Bellaso». Εδώ, μια φράση ή μια λέξη χρησιμοποιήθηκε ως κλειδί, η οποία χρησίμευε ως κωδικός πρόσβασης. Στο μέλλον, αυτές οι ιδέες μεταμορφώθηκαν από τον συμπατριώτη του Bellaso, δηλαδή τον J. B. Porta. Η κύρια αλλαγή ήταν η πρόταση να εγκαταλειφθεί η τυπική αλφαβητική σειρά στην πρώτη σειρά του πίνακα και, επομένως, η μετάβαση σε μια σειρά από αυθαίρετα θέματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως το κλειδί που απαιτείται για την αποκρυπτογράφηση. Σύμφωνα με τα μαθήματα κρυπτογραφίας, οι σειρές των πινάκων διατήρησαν τις ίδιες κυκλικές μετατοπίσεις. Το βιβλίο "On Secret Correspondence" που εκδόθηκε από την Porta περιλάμβανε πληροφορίες για τον κρυπτογράφημα bigram.
Μέσα 16ου αιώνα,Ιταλία. Εδώ εμφανίστηκε μια έκδοση βιβλίου του έργου του G. Cardano, με στόχο να αντικατοπτρίζει την καινοτομία στις κρυπτογραφικές ιδέες. Για παράδειγμα, εμφανίστηκε η έννοια του «πλέγματος Cardano».
Αφού ο Blaise γνώρισε τα έργα του Bellazo, του Cardano και άλλων στοχαστών, άρχισε να ενδιαφέρεται και για την κρυπτογραφική εργασία. Στο μέλλον, δημιούργησε τον κρυπτογράφηση Vigenère. Ένα άλλο σημαντικό έργο του ήταν η συγγραφή μιας πραγματείας για τους κρυπτογράφους. Σε αυτό, ο συγγραφέας προσπάθησε να παρουσιάσει τα βασικά της κυβερνητικής κρυπτογραφίας.
Κριτικές για τον κρυπτογράφηση
Ο πίνακας Vigenère και οι μέθοδοι κωδικοποίησης δεδομένων που ακολούθησαν από τη χρήση του ήταν εξαιρετικά ανθεκτικοί σε ρωγμές τύπου "χειροκίνητου". Ο μαθηματικός και συγγραφέας L. Carroll απένειμε σε αυτό το σύστημα κρυπτογράφησης τον τίτλο του «άθραυστο», τον οποίο εξέφρασε σε ένα άρθρο για τον «Αλφαβητικό κρυπτογράφηση» που δημοσιεύτηκε το 1868
59 χρόνια αργότερα, ένα από τα αμερικανικά περιοδικά μίλησε για τη μέθοδο του Vigenère για πολυαλφαβητική κρυπτογράφηση κυριολεκτικού κειμένου, όπως είχε κάνει προηγουμένως ο Carroll. Ωστόσο, τον 19ο αιώνα, επινοήθηκε η μέθοδος Kasiska, η οποία κατέστησε δυνατή την αντίκρουση αυτών των ισχυρισμών σπάζοντας το σύστημα κρυπτογράφησης.
Ο Γκίλμπερτ Βέρναμ έκανε μια προσπάθεια να βελτιώσει τον κατεστραμμένο κρυπτογράφηση, αλλά ακόμη και λαμβάνοντας υπόψη τη βελτίωσή του, παρέμεινε ασταθής στην κρυπτανάλυση. Στο μέλλον, ο ίδιος ο Vernam έχει δημιουργήσει ένα σύστημα που δεν μπορεί να αποκωδικοποιηθεί.
Γενικές πληροφορίες
Ο πίνακας Vigenère για το αγγλικό αλφάβητο είχε πολλές διαφορετικές μορφές ερμηνείας στοτρόπους λειτουργίας. Για παράδειγμα, η κρυπτογράφηση του Καίσαρα υπέθεσε την παρουσία μιας αλφαβητικής μετατόπισης κατά έναν ορισμένο αριθμό θέσεων. Για παράδειγμα, μια μετατόπιση τριών γραμμάτων θα σήμαινε ότι το γράμμα Α θα γίνει D και το Β θα γίνει Ε. Ο κρυπτογράφηση που δημιουργήθηκε από τον Vigenère σχηματίζεται από μια σειρά διαδοχικών συστημάτων κρυπτογράφησης του Καίσαρα. Εδώ, οποιαδήποτε αλλαγή μπορεί να έχει διαφορετικό νόημα. Η διαδικασία κωδικοποίησης μπορεί να περιλαμβάνει τη χρήση ειδικών αλφαβητικών δισκίων ή τετραγώνων Vigenère (πίνακες). Δημιουργήθηκαν είκοσι έξι χαρακτήρες για το λατινικό αλφάβητο και οποιαδήποτε επόμενη γραμμή σε αυτούς μετατοπίστηκε κατά έναν ορισμένο αριθμό θέσεων. Το σύμβολο της λέξης που χρησιμεύει ως κλειδί καθορίζει την επιλογή του αλφαβήτου που χρησιμοποιείται.
Αποκρυπτογράφηση
Με τη βοήθεια της κρυπτογράφησης Vigenère, τα γενικά χαρακτηριστικά της συχνότητας επανάληψης χαρακτήρων στην πηγή «θολώνουν». Ωστόσο, παραμένουν χαρακτηριστικά των οποίων η εμφάνιση στο κείμενο αναπαράγεται τακτικά. Η κύρια αδυναμία αυτής της κωδικοποίησης είναι η επανάληψη των πλήκτρων. Αυτό σας επιτρέπει να δημιουργήσετε μια διαδικασία κρυπτανάλυσης που αποτελείται από δύο στάδια:
- Προσδιορίστε το μήκος του κωδικού πρόσβασης. Αυτό γίνεται με την ανάλυση της συχνότητας διανομής διαφόρων αποδεκατισμών κειμένου. Με άλλα λόγια, παίρνουν μια πηγή με έναν κρυπτογράφηση στον οποίο κάθε δεύτερο γράμμα είναι μέρος του κώδικα, στη συνέχεια χρησιμοποιούν το τρίτο και ούτω καθεξής ως κλειδί.
- Η χρήση εργαλείων κρυπτανάλυσης, που είναι το σύνολοΟι κρυπτογράφοι του Καίσαρα, οι οποίοι μπορούν εύκολα να σπάσουν αν τους εξετάσουμε ξεχωριστά ο ένας από τον άλλο.
Το Μήκος προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας τις δοκιμές Kasiska και Friedman.
Μέθοδος Kasiska
Το πρώτο άτομο που μπόρεσε να αναπτύξει έναν αλγόριθμο για την παραβίαση της μεθόδου κρυπτογράφησης Vigenère ήταν ο C. Babbage. Ως κίνητρο, χρησιμοποίησε πληροφορίες που έλαβε κατά τη διάρκεια μιας ανταλλαγής επιστολών με τον J. Thwaites, όπου ισχυρίστηκε ότι ήταν σε θέση να αναπτύξει ένα νέο σύστημα κωδικοποίησης. Ο Τσαρλς Μπάμπατζ απέδειξε το αντίθετο στον συνομιλητή του, υποβιβάζοντάς τον σε μια συγκεκριμένη περίπτωση του έργου του Βιγκενέρ. Στη συνέχεια, ο Tweiss συμβούλεψε τον Charles να χακάρει την πηγή. Η αποκωδικοποίηση του κειμένου έκρυβε τα λόγια του ποιήματος του A. Tennyson και η λέξη κλειδί ήταν το όνομα της συζύγου του, Emily. Η δημοσίευση της ανακάλυψης δεν έγινε μετά από αίτημα του ίδιου του κράκερ. Ο ίδιος αλγόριθμος ανακαλύφθηκε από έναν πρωσικό αξιωματικό του στρατού, τον Friedrich Wilhelm Kasiska, από τον οποίο πήρε το όνομά του.
Η ιδέα βασίζεται στην τεχνική περιοδικής ροής κλειδιών. Η φυσική μορφή της γλώσσας περιέχει επίσης συνδυασμούς γραμμάτων που μπορούν να επαναληφθούν συχνά και ονομάζονται διγράμματα και τρίγραμμα. Η συχνότητα επανάληψης τους επιτρέπει να εμφανιστεί μια ευκαιρία που θα βοηθήσει στον προσδιορισμό του κλειδιού αποκρυπτογράφησης. Η απόσταση μεταξύ της επανάληψης ορισμένων δομών πρέπει να αντιστοιχεί στην πολλαπλότητα του μήκους του συνθήματος. Υπολογίζοντας τη μεγαλύτερη συνολική διάρκεια κάθε τέτοιας απόστασης, μπορεί να ληφθεί μια υπόθεση εργασίας για το μήκος του κλειδιού.
τεστ Κάππα
Άλλος τρόπος αποκρυπτογράφησηςΟ πίνακας Vigenère και η κωδικοποίηση που προκύπτει από αυτόν μπορεί να θεωρηθεί μια δοκιμή που δημιουργήθηκε από τον V. Fridman. Αυτή η μέθοδος αναπτύχθηκε το 1920. Εδώ χρησιμοποιήθηκε η έννοια του δείκτη αντιστοίχισης, ο οποίος θα μπορούσε να μετρήσει τη συχνότητα επανάληψης συγκεκριμένων χαρακτήρων, κάτι που θα επέτρεπε τη διάρρηξη του συστήματος κρυπτογράφησης. Έχοντας πληροφορίες ότι οι τυχαία επιλεγμένοι χαρακτήρες μπορούν να ταιριάζουν με πιθανότητα περίπου ίση με 0,067% (για τα Αγγλικά), είναι δυνατό να προσδιοριστεί η πιθανότητα αντιστοιχίας τους στο κείμενο. Αυτό σας επιτρέπει να δημιουργήσετε μια εκτίμηση του μήκους του κλειδιού.
Ανάλυση συχνότητας
Αφού μπορέσετε να προσδιορίσετε το μέγεθος του μήκους του κλειδιού, μπορείτε να αρχίσετε να προσαρμόζετε κείμενο σε διάφορες στήλες στις οποίες θα αντιστοιχούν σε κάποιο χαρακτήρα κλειδιού. Όλες οι στήλες σχηματίζονται χάρη στο αρχικό κείμενο, που κωδικοποιείται με τη χρήση του κρυπτογράφησης του Καίσαρα. Και το κλειδί σε αυτή τη μέθοδο κωδικοποίησης είναι μία μονάδα ομιλίας για το σύστημα Vigenère. Χρησιμοποιώντας εργαλεία που επιτρέπουν το σπάσιμο των κρυπτογράφησης του Καίσαρα, θα ολοκληρώσουμε έτσι την αποκρυπτογράφηση του κειμένου.
Μια βελτιωμένη μορφή της δοκιμής Kasiska, γνωστή ως μέθοδος Kirchhoff, βασίζεται στη σύγκριση της εμφάνισης συχνοτήτων με ορισμένα σύμβολα σε κάθε στήλη. Χάρη σε αυτά συγκρίνεται η συχνότητα επανάληψης ενός χαρακτήρα στα κείμενα πηγής. Πώς να χρησιμοποιήσετε τον πίνακα Vigenère, γνωρίζοντας όλα τα σύμβολα των κλειδιών, γίνεται σαφές στον κρυπτοαναλυτή και δεν θα είναι δύσκολο να τον διαβάσει στην τελική διαδικασία αποκρυπτογράφησης. Τα μέσα της μεθόδου Kirchhoff δεν είναι εφαρμόσιμα σε περιπτώσεις όπου το δεδομένο πλέγμα γραμμάτων είναι ανακατεμένο. Δηλαδή, υπάρχει μια απομάκρυνση από την τυπική ακολουθίαγράμματα στο αλφάβητο. Ωστόσο, είναι σημαντικό να γνωρίζετε ότι η δοκιμή αντιστοίχισης εξακολουθεί να είναι συγκρίσιμη με τη μέθοδο Kasiska και επομένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό του μήκους των κλειδιών για ειδικές περιπτώσεις.
Variability
Το σύστημα αλφαβήτου μπορεί να βασίζεται σε πολλά άλλα τετράγωνα, από τα οποία υπάρχουν αρκετά και είναι εύκολο να θυμάστε. Ισχύει στο ίδιο επίπεδο με την πλατεία Vigenère. Οι γνωστές αναλογίες περιλαμβάνουν ένα τετράγωνο που πήρε το όνομά του από τον ναύαρχο F. Buford. Αντιπροσωπεύει τις σειρές του πίνακα Vigenère, αλλά δείχνει προς τα πίσω. Ο Sir Francis Beaufort ήταν ο άνθρωπος που δημιούργησε την κλίμακα για τον προσδιορισμό της ταχύτητας των ρευμάτων ανέμου.
Σύνοψη
Ένα παράδειγμα πίνακα Vigenère φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Με γενικά δεδομένα για αυτήν τη μέθοδο κρυπτογράφησης, την ιστορία, την ανάπτυξη και τη σχέση της με διάφορους επιστήμονες, τις μεθόδους αποκρυπτογράφησης, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα, μπορούμε τώρα να ορίσουμε με σαφήνεια αυτήν την έννοια ως έναν ειδικό τρόπο μετατροπής πληροφοριών από τη μια μορφή στην άλλη με ο στόχος της απόκρυψης των αρχικών δεδομένων από έναν ορισμένο αριθμό προσώπων. Η ικανότητα κωδικοποίησης μηνυμάτων ήταν ένα σημαντικό στρατηγικό συστατικό σε όλους τους ανθρώπινους πολέμους.
