La necessitat de xifrar la correspondència va sorgir al món antic i van aparèixer els xifratges de substitució simples. Els missatges xifrats van determinar el destí de moltes batalles i van influir en el curs de la història. Amb el temps, la gent va inventar mètodes d'encriptació cada cop més avançats.
Codi i xifrat són, per cert, conceptes diferents. El primer significa substituir cada paraula del missatge per una paraula de codi. El segon és xifrar cada símbol d'informació mitjançant un algorisme específic.
Després que les matemàtiques van començar a codificar la informació i es va desenvolupar la teoria de la criptografia, els científics van descobrir moltes propietats útils d'aquesta ciència aplicada. Per exemple, els algorismes de descodificació han ajudat a desentranyar llengües mortes com l'antic egipci o el llatí.
Esteganografia
L'esteganografia és més antiga que la codificació i l'encriptació. Aquest art fa molt de temps que existeix. Literalment significa "escriptura oculta" o "escriptura xifrada". Tot i que l'esteganografia no compleix les definicions d'un codi o xifrat, pretén ocultar informació als estranys.ull.
L'esteganografia és el xifrat més senzill. Les notes empasades cobertes de cera són exemples típics, o un missatge en un cap rapat que s'amaga sota els cabells creixents. L'exemple més clar d'esteganografia és el mètode descrit en molts llibres de detectius anglesos (i no només), quan els missatges es transmeten a través d'un diari, on les lletres estan marcades de manera discreta.
El principal desavantatge de l'esteganografia és que un desconegut atent pot notar-ho. Per tant, per evitar que el missatge secret es pugui llegir fàcilment, s'utilitzen mètodes d'encriptació i codificació juntament amb l'esteganografia.
ROT1 i xifrat de César
El nom d'aquest xifrat és GIRA 1 lletra cap endavant i molts escolars ho saben. És un simple xifrat de substitució. La seva essència rau en el fet que cada lletra està xifrada desplaçant-se alfabèticament 1 lletra cap endavant. A -> B, B -> C, …, Z -> A. Per exemple, xifrem la frase "la nostra Nastya plora fort" i obtenim "general Obtua dspnlp rmbsheu".
El xifratge ROT1 es pot generalitzar a un nombre arbitrari de desplaçaments, llavors s'anomena ROTN, on N és el nombre pel qual s'ha de desplaçar el xifratge de les lletres. En aquesta forma, el xifrat es coneix des de l'antiguitat i s'anomena "xifrat de Cèsar".
El xifratge Cèsar és molt senzill i ràpid, però és un xifrat de permutació única i, per tant, és fàcil de trencar. Tenint aquest desavantatge, només és adequat per a bromes infantils.
Xifrats de transposició o permutació
Aquests tipus de xifratge de permutació simple són més seriosos i es van utilitzar activament no fa gaire. Durant la Guerra Civil Americana i la Primera Guerra Mundial, es va utilitzar per enviar missatges. El seu algorisme consisteix a reordenar les lletres per llocs: escriure el missatge en ordre invers o reordenar les lletres per parelles. Per exemple, xifrem la frase "El codi Morse també és un xifrat" -> "akubza ezrom - hedgehog rfish".
Amb un bon algorisme que determinava permutacions arbitràries per a cada caràcter o grup d'ells, el xifrat es va fer resistent al simple cracking. Però! Només en el seu moment. Com que el xifrat es trenca fàcilment amb la força bruta o la concordança amb el diccionari, avui dia qualsevol telèfon intel·ligent pot gestionar el seu desxifrat. Per tant, amb l'arribada dels ordinadors, aquest xifrat també va passar a la categoria dels nens.
Codi Morse
L'ABC és un mitjà d'intercanvi d'informació i la seva tasca principal és fer que els missatges siguin més fàcils i comprensibles per a la transmissió. Tot i que això és contrari al que pretén el xifratge. No obstant això, funciona com els xifratges més simples. En el sistema Morse, cada lletra, nombre i signe de puntuació té el seu propi codi, format per un grup de guions i punts. Quan s'envia un missatge mitjançant el telègraf, els guions i els punts representen senyals llargs i curts.
Telègraf i codi Morse… Morse va ser qui va patentar per primera vegada "la seva" invenció l'any 1840, tot i que s'havien inventat dispositius similars a Rússia i Anglaterra abans que ell. Però a qui li importa ara… Telègraf i alfabetEl codi Morse va tenir un impacte molt important al món, ja que va permetre la transmissió gairebé instantània de missatges a distàncies continentals.
Substitució monoalfabètica
El codi ROTN i Morse descrit anteriorment són exemples de tipus de lletra de substitució monoalfabètics. El prefix "mono" significa que durant l'encriptació, cada lletra del missatge original se substitueix per una altra lletra o codi de l'únic alfabet d'encriptació.
Desxifrar xifratges de substitució simples no és difícil, i aquest és el seu principal inconvenient. Es resolen mitjançant simple enumeració o anàlisi de freqüència. Per exemple, se sap que les lletres més utilitzades de la llengua russa són "o", "a", "i". Així, es pot suposar que en el text xifrat les lletres que apareixen més sovint signifiquen "o", o "a", o "i". D'acord amb aquestes consideracions, el missatge es pot desxifrar fins i tot sense fer una cerca a l'ordinador.
Se sap que Maria I, reina d'Escòcia del 1561 al 1567, va utilitzar un xifrat de substitució monoalfabètic molt complex amb diverses combinacions. Tanmateix, els seus enemics van poder desxifrar els missatges i la informació va ser suficient per condemnar la reina a mort.
Cifrat de Gronsfeld o substitució polialfabètica
Els xifratges simples es declaren inútils per la criptografia. Per tant, molts d'ells s'han millorat. El xifrat de Gronsfeld és una modificació del xifrat de Cèsar. Aquest mètode és molt més resistent a la pirateria i rau en el fet que cada caràcter de la informació codificada està xifrat mitjançant un dels diferents alfabets, que es repeteixen cíclicament. Es pot dir que es tracta d'una aplicació multidimensionalel xifrat de substitució més senzill. De fet, el xifrat de Gronsfeld és molt semblant al xifrat de Vigenère que es comenta a continuació.
Algorisme de xifratge ADFGX
Aquest és el xifrat més famós de la Primera Guerra Mundial utilitzat pels alemanys. El xifrat va rebre el seu nom perquè l'algoritme de xifratge va portar tots els xifragrames a l' alternança d'aquestes lletres. L'elecció de les lletres en si es va determinar per la seva conveniència quan es transmetien a través de línies de telègraf. Cada lletra del xifrat està representada per dues. Vegem una versió més interessant del quadrat ADFGX que inclou nombres i s'anomena ADFGVX.
| A | D | F | G | V | X | |
| A | J | Q | A | 5 | H | D |
| D | 2 | E | R | V | 9 | Z |
| F | 8 | Y | I | N | K | V |
| G | U | P | B | F | 6 | O |
| V | 4 | G | X | S | 3 | T |
| X | W | L | Q | 7 | C | 0 |
L'algorisme de quadrat ADFGX és el següent:
- Tria n lletres aleatòries per a columnes i files.
- Crear una matriu N x N.
- Introduïu l'alfabet, els números i els caràcters repartits aleatòriament per les cel·les a la matriu.
Fem un quadrat semblant per a la llengua russa. Per exemple, creem un quadrat ABCD:
| A | B | B | G | D | |
| A | E/E | N | b/b | A | I/Y |
| B | W | V/F | G/R | З | D |
| B | Sh/Sh | B | L | X | I |
| G | R | M | O | Yu | P |
| D | F | T | T | S | U |
Aquesta matriu sembla estranya perquè una fila de cel·les conté dues lletres. Això és acceptable, no es perd el significat del missatge. Es pot restaurar fàcilment. Xifra la frase "Xifrat compacte" amb aquesta taula:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| Frase | K | O | M | P | A | K | T | N | S | Y | Ш | & | F | R |
| Xifrat | bw | gv | gb | on | ag | bw | db | ab | dg | infern | wa | infern | bb | ha |
Així, el missatge xifrat final té aquest aspecte: "bvgvgbgdagbvdbabdgvdvaadbbga". Per descomptat, els alemanys van dur a terme una línia similar a través de diversos xifratges més. I al final va resultar molt estableper trencar el missatge encriptat.
Xifrat de Vigenère
Aquest xifrat és un ordre de magnitud més resistent a l'esquerda que els monoalfabètics, tot i que és un simple xifrat de substitució de text. Tanmateix, a causa del robust algorisme, durant molt de temps es va considerar impossible de piratejar. El primer esment d'ell es remunta al segle XVI. Vigenère (un diplomàtic francès) s'acredita erròniament com el seu inventor. Per entendre millor el que està en joc, considereu la taula de Vigenère (quadrat de Vigenère, tabula recta) per a la llengua russa.
Comencem a codificar la frase "Kasperovich riu". Però perquè el xifratge tingui èxit, es necessita una paraula clau, que sigui "contrasenya". Ara comencem a xifrar. Per fer-ho, escrivim la clau tantes vegades que el nombre de lletres d'aquesta correspon al nombre de lletres de la frase xifrada, repetint la clau o tallant:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| Frase: | K | A | С | P | E | R | O | B | & | W | С | M | E | E | T | С | I |
| Clau | P | A | R | O | L | b | P | A | R | O | L | b | P | A | R | O | L |
Ara, utilitzant la taula de Vigenère, com en el pla de coordenades, busquem una cel·la que sigui la intersecció de parells de lletres, i obtenim: K + P=b, A + A=B, C + P=C, etc.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| Xifrat: | b | B | B | Yu | С | N | Yu | G | Sch | F | E | Y | X | F | G | A | L |
Aconseguim que "Kasperovich riu"="bvusnyugschzh eykhzhgal".
Descifrar el xifratge de Vigenère és tan difícil perquè l'anàlisi de freqüència necessita saber la longitud de la paraula clau perquè funcioni. Per tant, el truc és llançar aleatòriament la longitud de la paraula clau i intentar descifrar el missatge secret.
També cal esmentar que, a més d'una clau completament aleatòria, es pot utilitzar una taula Vigenère completament diferent. En aquest cas, el quadrat de Vigenère consta d'un alfabet rus escrit línia per línia amb un desplaçament d'un. El que ens remet al xifrat ROT1. I igual que en el xifrat de César, el desplaçament pot ser qualsevol cosa. A més, l'ordre de les lletres no ha de ser alfabètic. En aquest cas, la pròpia taula pot ser la clau, sense saber quina serà impossible llegir el missatge, fins i tot coneixent la clau.
Codis
Els codis reals consisteixen en coincidències per a cadascunparaules d'un codi separat. Per treballar amb ells, calen els anomenats llibres de codis. De fet, aquest és el mateix diccionari, només conté traduccions de paraules a codis. Un exemple típic i simplificat de codis és la taula ASCII, un xifrat internacional de caràcters simples.
El principal avantatge dels codis és que són molt difícils de desxifrar. L'anàlisi de freqüència gairebé no funciona quan són piratejats. La debilitat dels codis són, de fet, els propis llibres. En primer lloc, la seva preparació és un procés complex i costós. En segon lloc, per als enemics es converteixen en un objecte desitjat i la intercepció de fins i tot una part del llibre t'obliga a canviar tots els codis completament.
Al segle XX, molts estats utilitzaven codis per transferir dades secretes, canviant el llibre de codis després d'un període determinat. I també buscaven activament llibres de veïns i oponents.
Enigma
Tothom sap que Enigma va ser la principal màquina de xifrar dels nazis durant la Segona Guerra Mundial. L'estructura d'Enigma inclou una combinació de circuits elèctrics i mecànics. El resultat del xifrat depèn de la configuració inicial d'Enigma. Al mateix temps, Enigma canvia automàticament la seva configuració durant el funcionament, xifrant un missatge de diverses maneres durant tota la seva longitud.
En contrast amb els xifratges més simples, "Enigma" va donar bilions de combinacions possibles, cosa que va fer gairebé impossible trencar informació xifrada. Al seu torn, els nazis tenien preparada una determinada combinació per a cada dia, que ellsutilitzat en un dia concret per enviar missatges. Per tant, encara que Enigma caigués en mans de l'enemic, no va fer res per desxifrar missatges sense introduir la configuració correcta cada dia.
Hack "Enigma" va ser provat activament durant tota la campanya militar de Hitler. A Anglaterra, l'any 1936, es va construir per a això un dels primers dispositius informàtics (la màquina de Turing), que es va convertir en el prototip d'ordinadors en el futur. La seva tasca era simular el funcionament de diverses dotzenes d'Enigmes simultàniament i fer passar missatges nazis interceptats a través d'ells. Però fins i tot la màquina de Turing només era capaç de trencar el missatge de tant en tant.
Xifrat de clau pública
El més popular dels algorismes de xifratge, que s'utilitza a tot arreu en tecnologia i sistemes informàtics. La seva essència rau, per regla general, en la presència de dues claus, una de les quals es transmet públicament i la segona és secreta (privada). La clau pública s'utilitza per xifrar el missatge i la clau privada per desxifrar-lo.
La clau pública és sovint un nombre molt gran que només té dos divisors, sense comptar un i el nombre en si. Junts, aquests dos divisors formen una clau secreta.
Considerem un exemple senzill. Sigui la clau pública 905. Els seus divisors són els números 1, 5, 181 i 905. Aleshores la clau secreta serà, per exemple, el número 5181. Estàs dient massa fàcil? I si en el paperel número públic serà un nombre de 60 dígits? Matemàticament difícil de calcular els divisors d'un nombre gran.
Per a un exemple més viu, imagineu-vos que esteu retirant diners d'un caixer automàtic. En llegir la targeta, les dades personals es xifren amb una clau pública determinada i, per part del banc, la informació es desxifra amb una clau secreta. I aquesta clau pública es pot canviar per a cada operació. I no hi ha maneres de trobar ràpidament divisors clau quan l'intercepteu.
Durabilitat de la font
La força criptogràfica d'un algorisme de xifratge és la capacitat de resistir la pirateria. Aquest paràmetre és el més important per a qualsevol xifratge. Evidentment, el xifrat de substitució simple, que es pot desxifrar amb qualsevol dispositiu electrònic, és un dels més inestables.
Avui en dia, no hi ha estàndards uniformes pels quals sigui possible avaluar la força del xifrat. Aquest és un procés llarg i laboriós. Tanmateix, hi ha una sèrie de comissions que han elaborat estàndards en aquesta àrea. Per exemple, els requisits mínims per a l'estàndard d'encriptació avançat o l'algorisme de xifratge AES desenvolupat per NIST USA.
Com a referència: el xifrat de Vernam és reconegut com el xifrat més resistent a la ruptura. Al mateix temps, el seu avantatge és que, segons el seu algorisme, és el xifrat més senzill.
