Что такое криптограмма в компьютере
Что такое криптография?
Скажу просто, но понятно – это защита
информации. Когда ты, например,
переписываешься с кем-то по email, ты уверен,
что твоя переписка на 100% конфиденциальна?
Это не так. Абсолютную конфиденциальность
может обеспечить лишь наземная почта.
С помощью PGP можно также
создать невидимый диск любого размера и
хранить там все, что ты хранишь на обычных,
“видимых” дисках. Фишка в том, что в любой
момент можно отключить этот самый диск (точно
так же, как и смонтировать), а вся информация
будет храниться в зашифрованном виде в
специальном файле. Теперь смело качай
порнуху и не бойся, что кто-то нечаянно или
умышленно будет шарится по твоему винту и
набредет в конце концов на странную папку, в
которой будут незамысловатые JPG’и 😉
Кстати, PGP очень удобна и
легка в обращении и самое главное – это
одна из лучших на сегодня программ защиты
информации.
Это целая защитная
система, имеющая такие функции как
шифрование/дешифрование дискет, создание
шифрованных логических дисков, невосcтановимое
стирание информации и многое другое.
При создании
виртуального диска можно указать алгоритм
шифрования: Blowfish, DES, GOST (наш ГОСТ 🙂 и TWOFISH.
Наиболее надежным является Blowfish. После
установки названия диска, размера, его
описания, алгоритма и mount drive (например, X:\ )
программа (если вы используете алгоритм
BlowFish) попросит некоторое время потыкать на
клавиши для создания супер-пупер
шифрования. После того, как виртуальный
диск будет создан, в корневом диске (Hold Drive,
при создании) C:\ образуется файл типа xakep.jbc
удалить который не зная пароля нельзя (удалить
можно лишь из программы). Насколько я помню
в PGP, после unmount’а виртуального диска, файл,
содержащий этот самый диск удалить можно.
Хотя версия PGP у меня тогда была не
последняя :]
Винда не удаляет файлы на
100% и с помощью специальной утилиты эти “удаленные”
файлы можно возродить. Кстати всеми
известный и многоуважаемый Виндоусовский
swap тоже хранит некоторую удаленную
информацию :] На помощь приходит такая фича
как невосстановимое стирание информации. В
меню Best Crypt такая функция показана в виде
ластика с хинтом Wipe Free Disk Space. Эта самая
функция и почистит нам все, что нужно для
невозможности восстановления инфы 🙂
Best Crypt весит меньше раз в 10
по сравнению с PGP (примерно 500 кб против 10 мб).
Немного скажу и о
популярном WinZip’е. Этот архиватор позволяет
создавать защищенные паролем архивы :] Если
ты собрался взламывать запароленный архив,
с помощью “перебиралки” паролей, то будь
готов подождать 😉 Ждать придется в
зависимости от длинны и количества
использования цифр/букв пароля. Приведу
пример. Если у тебя P100 (200 000 комбинаций в
секунду), то для того, чтобы узнать пароль
архива тебе потребуется ждать:
5 секунд.
Только строчные буквы
–
26 минут.
Только символы -
2 часа.
Строчные и заглавные
буквы -
28 часов
Строчные, заглавные и цифры -
3,3 дня
Строчные, заглавные, символы и цифры -
Учти, что мы взяли пароль
длинной 6 символов. А если он будет не 6, а 10
или больше символов? 😉 Будь готов не играть
в кваку о-очень долго :]
Итак, какую программу ты
будешь использовать для шифрования своей
информации, решай сам. Я же отдаю
предпочтение PGP :] Но ты можешь использовать
WinZip ;). А вообще у каждой из этих программ
есть свой шарм. PGP даст возможность
конфиденциально переписываться с Белым
Гатёсом ;), Best Crypt – программа небольшая и
удобная для создания виртуальных дисков и
невосстановимого стирания информации, ну а
WinZip хорош в паролировании архивов :] Это
лишь некоторые основные функции этих
программ. Последнее слово за тобой! :]
Так что навык этот может пригодиться в самых неожиданных жизненных ситуациях, далёких от шпионажа, детективных историй, заговоров и банковского дела. Короче говоря, от всего, чем занимается древняя наука криптография. Например, он поможет разобрать письмо с неразборчивым почерком.
Простейший шифр представляет собой замену каждой буквы алфавита определённым символом, в том числе и другой буквой алфавита. При этом сохраняется порядок следования букв, интервалы между словами, а между набором символов и алфавитом устанавливается взаимно-однозначное соответствие (ключ к шифру).
Далее следует провести частотно-предложный анализ. Частотный анализ заключается в том, что мы ранжируем символы шифра по частоте появления в тексте. Наиболее часто встречающиеся буквы алфавита — «о», «в», «а», «е», «н», «и» Скорее всего лидеры по частотам — именно эти буквы. А предложный анализ заключается в том, что слова из одной, двух и трёх букв скорее всего являются предлогами, частицами или союзами — «в», «на», «не»
Теперь переходим к частотно-предложному анализу: смотрим, какие из наиболее часто встречающихся символов выпадают на самые короткие слова, и сопоставляем их с предлогами, частицами и союзами.
Кстати, стоит обратить внимание и на наиболее редко встречающиеся символы. Возможно, это редкие буквы русского языка — «ь», «ъ», «щ», «ф», «ю», «э» Некоторые шифровщики игнорируют букву «ё», заменяя её на «е». Тогда слово из двух одинаковых символов стопроцентно будет «её».
Анализируя трёхбуквенные слова, обратите внимание на те, у которых первая буква совпадает с последней. Это с высокой степенью вероятности «оно», «или», «ага», «ого» или «ещё». Для однобуквенных слов выбор тоже невелик: «а», «в», «ж», «и», «к», «о», «с», «у», «я».
Чем больше мы раскрываем элементов ключа, тем легче идёт дальнейший процесс дешифровки.
- Кстати, при попытке прочтения страницы в Интернете, написанной в кодировке КОИ-8 с настройками браузера Win1251, мы имеем как раз этот случай, правда, количество позиций смещения различно для первой и для второй половины алфавита.
Если вы обнаружите, что использован Код Цезаря, значит, задача ваша упрощается во много раз! Действительно, вам достаточно дешифровать лишь две буквы, что даст вам величину и направление смещения, а дальше весь ключ раскрывается сам.
Облегчают вашу жизнь и знаки препинания, если они оставлены не зашифрованными. Обратите внимание на выделенные запятыми вводные слова, на кавычки (там наверняка какое-то название, имя собственное, которое вы можете знать), на дефисы в сочетании с короткими словами («кое-что», «как-нибудь» ).
Код может быть усложнён добавлением «мусора». Например, читать надо каждое 5-е слово или каждый раз пропускать на одно слово больше. Мусорные слова можно выделить по невозможным сочетаниям букв, например «щщ» или «аь». Впрочем, мусорные слова могут быть и вполне легальными, тогда надо исходить только из смысла фразы. Придётся пройтись по всем последовательностям: через слово, задом наперёд
Если в слове вы раскрыли несколько букв, можно воспользоваться программой для решения кроссвордов. Такая возможность есть, например, в электронной игре «Эрудит». Программа выдаст вам список возможных слов с этими буквами на заданных местах. Конечно, использование компьютера намного облегчает работу, даже если у вас нет специальных программ-дешифровщиков. Вы можете пользоваться глобальной заменой символов в тексте, откатывать изменения и многое другое.
Если прояснился какой-либо фрагмент текста, вы уже можете определиться с предметной областью шифровки и сделать целенаправленный поиск среди оставшихся частей специализированных терминов из этой области. Например, если вы нашли слово «логарифм», ищите «экспонента», «интеграл»
Желаю вам успеха в нелёгком, но безумно интересном деле дешифровки текстов.
Мы ежедневно сталкиваемся с криптографией — когда хотим что-то оплатить в интернете, авторизоваться на сайте или подписать электронные документы. Криптографические методы помогают защитить персональные данные и обеспечивают безопасную передачу информации в сети.
Без криптографии современную жизнь нельзя было бы представить в том виде, который нам известен. Перестали бы выполняться банковские транзакции, остановилась бы передача интернет-трафика, а сотовые телефоны не смогли бы работать. Все конфиденциальные сведения оказались бы общедоступными и могли бы попасть к злоумышленникам.
Криптография предотвращает подобные угрозы и поддерживает безопасность. Разбираем, как устроены её методы и можно ли им доверять. Перечисляем сферы, где она применяется и как регулируется государством.
Что такое криптография
К основным принципам работы криптографической системы относят:
Для продолжения изучения криптографии важно разобраться с её основными терминами:
Символ — любой знак, который используется для кодирования информации.
Алфавит — множество символов.
Зашифрование — преобразование открытого текста в криптограмму.
Ежедневные советы от диджитал-наставника Checkroi прямо в твоем телеграме!Как работает шифрование
Зачем нужна криптография
Цель криптографии — защита информационной системы от атак злоумышленников.
Криптография решает несколько задач:
Где используется криптография
Почти все важные аспекты нашей жизни зависят от информационных технологий и гаджетов, поэтому криптография используется повсеместно.
Вот сферы, где она применяется наиболее активно:
- банки — для обслуживания карт и счетов;
- веб-сайты с аутентификацией — для хранения и обработки паролей в сети;
- бухучёт — для сдачи бухгалтерских и иных отчётов через удалённые каналы связи;
- информационная безопасность — для защиты от несанкционированного доступа к данным;
- онлайн-продажи — для шифрования данных, номера карты или телефона, адреса, email при передаче по открытым каналам.
То есть, криптография есть везде, где фигурируют информационные технологии и присутствует цифровизация. Это довольно перспективное направление для обучения.
Примеры использования криптографии
Если вы рядовой пользователь , криптография помогает обеспечить приватность. Зная, как работает определённый шифр или протокол, в чем его плюсы и минусы, вы сможете осознанно выбирать инструменты для работы и общения в сети, избежать утечки данных.
Если вы программист или специалист по информационной безопасности , криптография помогает в создании крупных проектов. Неважно, что конкретно вы разрабатываете: контентный сервер, мессенджер или мобильное приложение, везде есть данные, которые нужно защищать от перехвата. Криптография защищает каждую операцию специальными протоколами и исключает попадание информации к злоумышленникам.
Также криптографические методы используют при проведении электронных голосований, жеребьёвках, разделении секретов, когда конфиденциальная информация делится между несколькими субъектами, чтобы они могли воспользоваться ею только вместе.
Виды криптографических методов
Есть разные способы классификации криптографических методов, но наиболее распространённый вариант деления — по количеству ключей.
Выделяют следующие виды:
- бесключевые методы , в которых не используются ключи;
- одноключевые или симметричные методы , в который используется дополнительный ключевой параметр — секретный ключ;
- двухключевые или асимметричные методы , в которых используется два ключа — секретный и открытый.
Классификация криптографических методов
Разберём наиболее часто используемые криптографические методы: симметричное шифрование, асимметричное шифрование и хэширование.
Симметричное шифрование
Симметричное шифрование подразумевает, что при передаче зашифрованной информации адресат должен заранее получить ключ для расшифровки информации.
- единственная схема шифровки, обладающая абсолютной теоретической стойкостью, — все попытки расшифровать её бесполезны.
- в случае утечки информации невозможно доказать, от кого она произошла;
- помимо секретного ключа нужен открытый канал для его передачи.
У асимметричного шифрования таких проблем нет, поскольку открытый ключ можно свободно передавать по сети. Обычно асимметричное и симметричное шифрование используют в паре, чтобы передать ключ симметричного шифрования, на котором шифруется основной объем данных.
Асимметричное шифрование
Основы асимметричного шифрования были выдвинуты американскими криптографами Уитфилдом Диффи и Мартином Хеллманом. Они предположили, что ключи можно использовать парами — ключ шифрования и ключ дешифрования. При этом один ключ нельзя получить из другого. Поэтому суть метода заключается в том, что зашифрованная при помощи секретного ключа информация может быть расшифрована только при помощи открытого и наоборот. Ключи создаются парами и соответствуют друг другу.
Основная особенность асимметричного шифрования — секретный ключ известен лишь одному человеку. При симметричном шифровании он должен быть известен двоим.
- не нужно создавать защищённый канал для передачи секретного ключа — все взаимодействия происходят в открытом канале;
- наличие единственной копии ключа уменьшает шансы его утраты и позволяет установить персональную ответственность за сохранение тайны;
- наличие двух ключей позволяет использовать шифрование в двух режимах — секретной связи и цифровой подписи.
- возможность подмены открытого ключа,
- медленная скорость шифрования.
Большинство безопасных алгоритмов с открытыми ключами построены на необратимых функциях. Простейший пример — алгоритм RSA. Он используется для защиты программного обеспечения и в схемах цифровой подписи.
Хэширование
Хэширование — преобразование данных произвольной длины в битовую строку фиксированной длины. Вы можете взять любой текст, скажем, повесть Пушкина «Капитанская дочка» и зашифровать её при помощи специального алгоритма.
Всякий раз алгоритм будет преобразовывать текст в один и тот же хэш. Например, такой.
Но если в исходном тексте потеряется хотя бы одна запятая, хэш полностью изменится.
Единственный доступный способ расшифровать хэш — перебор. Чтобы найти верный вариант, нужно перебрать тысячи комбинаций.
- для криптоустойчивой хэш-функции нельзя вычислить по хэшу исходные данные или подобрать другие данные с таким же хэшем;
- по значению ключа можно расшифровать данные за одну операцию;
- после вычисления хэш может передаваться и существовать отдельно от данных, его можно вычислить повторно.
- нельзя провести операцию, обратную хэшированию, и восстановить исходные данные;
- вас могут взломать с помощью перебора, если хэш-функция не криптоустойчива.
К хэшированию обращаются для хранения паролей. Когда пользователь регистрируется в системе, его данные хранятся не в чистом виде, а в виде хэша. И всякий раз, когда он вводит пароль, тот хэшируется снова и только потом сравнивается с имеющимся в базе. То есть, даже если база будет украдена, никто не сможет узнать реальные пароли. Благодаря этому свойству хэширование активно применяют в блокчейне
Как криптография используется в блокчейне
Криптография используется в блокчейне как средство защиты пользователей. Она помогает обеспечить безопасность транзакций сохранить личную информацию.
Блок — единица кода, которая выполняет функцию хранилища данных обо всех действиях.
Сформированный блок проверяется участниками сети и, если все согласны, то его присоединяют к цепочке, из-за чего изменить информацию в нем невозможно. Особенность каждого блока в том, что он не только захэширован, но и хранит информацию о предыдущем блоке.
Блокчейн — постоянно увеличивающаяся цепочка таких блоков.
Если мы внесём изменения во вторую запись, её хэш станет совсем другим и перестанет совпадать с тем, что был записан в третью. То есть блокчейн позволяет создавать записи, которые невозможно изменить незаметно.
Блокчейн активно используется в криптовалюте, например, BitCoin. Если кто-то захочет украсть её, ему придётся одновременно изменять блоки на всех компьютерах. Также блокчейн используют при хранении ставок, при проведении выборов, чтобы избежать фальсификации и при заверении документов
Важно понимать, что система не надёжна на 100%. В программном обеспечении могут возникать ошибки, позволяющие воровать данные до того, как они будут захэшированы.
Как криптография регулируется государством
Деятельность, связанная с криптографическим шифрованием, ограничена на территории России. Основной уполномоченный орган — Федеральная служба безопасности. ФСБ вправе осуществлять государственный контроль за организацией и функционированием криптографической безопасности. За органами ФСБ закреплена функция регулирования разработки, производства, реализации, эксплуатации, ввоза и вывоза шифровальных средств.
Также есть нормативные правовые акты, регулирующие криптографию в России:
- запрещает госорганам и предприятиям использовать несертифицированные средства шифрования
- запрещает банкам применять несертифицированные средства шифрования и обязует Банк России следить за соблюдением этого запрета
- запрещает разрабатывать и эксплуатировать шифровальные средства без лицензии
- определяет общую схему электронной цифровой подписи
- определяет разрешенные функции хэширования с длинами хэш-кода 256 и 512 бит
- регулирует отношения при разработке, производстве, реализации и эксплуатации шифровальных средств
- регулирует использование электронных подписей при оформлении сделок, оказании государственных и муниципальных услуг
- определяет, какие органы власти, отвечают за лицензирование
- утверждает порядок предоставления документов
- утверждает типовые формы лицензии
- контролирует лицензирование
- определяет разработку, производство, модернизацию, монтаж, установку, ремонт и сервисное обслуживание шифровальных средств
Заключение
Это только малая часть того, что можно узнать по теме криптографии. Если вы просто хотели понять, что это такое, надеемся, вы удовлетворили интерес. Если хотите изучить тему глубже, советуем пройти онлайн-курсы из нашей подборки. На них вы подробно разберёте тему кибербезопасности и сможете освоить востребованную профессию.
Криптография — это наука о методах обеспечения конфиденциальности (невозможности прочтения информации посторонним), целостности данных (невозможности незаметного изменения информации), аутентификации (проверки подлинности авторства или иных свойств объекта).
Изначально криптография изучала методы шифрования информации — обратимого преобразования открытого (исходного) текста на основе секретного алгоритма или ключа в шифрованный текст (шифротекст). Традиционная криптография образует раздел симметричных криптосистем, в которых зашифровывание и расшифровывание проводится с использованием одного и того же секретного ключа. Помимо этого раздела современная криптография включает в себя асимметричные криптосистемы, системы электронной цифровой подписи (ЭЦП), хеш-функции, управление ключами, получение скрытой информации, квантовую криптографию.
Криптография не занимается защитой от обмана, подкупа или шантажа законных абонентов, кражи ключей и других угроз информации, возникающих в защищённых системах передачи данных.
Криптография — одна из старейших наук, её история насчитывает несколько тысяч лет. Первые примеры записей криптографии были моноалфавитными и начали появляться еще с третьего тысячелетия до нашей эры. Они представляли собой записи, текст которых был изменен путем подстановки других знаков. Начиная с IX века начали применяться полиалфавитные шифры, а с середины XX - стали применяться электромеханические шифровальщики, но все еще использовались полиграфические шифры.
До 1975 года криптография представляла собой шифровальный метод с секретным ключом, который предоставлял доступ к расшифровке данных. Позже начался период ее современного развития и были разработаны методы криптографии с открытым ключом, которые может передаваться по открытым каналам связи и использоваться для проверки данных.
Современная прикладная криптография представляет собой науку образованную на стыке математики и информатики. Смежной наукой криптографии считается криптоанализ. Криптография и криптоанализ тесно взаимосвязаны между собой, только в последнем случае изучаются способы расшифровки сокрытой информации.
С модификацией до открытого ключа криптография получила более широкое распространение и стала применяться частными лицами и коммерческими организациями, а в 2009 году на ее основе была выпущена первая криптовалюта Биткоин. До этого времени она считалась прерогативой государственных органов правления.
Виды криптографии
В основе криптографических систем лежат различные виды криптографии. Всего различаю четыре основных криптографических примитива:
- Симметричное шифрование. Данный метод предотвращает перехват данных третьими лицами и базируется на том, что отправитель и получатель данных имеет одинаковые ключи для разгадки шифра.
- Асимметричное шифрование. В этом методе задействованы открытый и секретный ключ. Ключи взаимосвязаны - информация, зашифрованная открытым ключом, может быть раскрыта только связанным с ним секретным ключом. Применять для разгадки ключи из разных пар невозможно, поскольку они связаны между собой математической зависимостью.
- Хэширование. Метод основывается на преобразовании исходной информации в байты заданного образца. Преобразование информации называется хэш-функцией, а полученный результат хэш-кодом. Все хэш-коды имеют уникальную последовательность символов.
- Электронная подпись. Это преобразование информации с использованием закрытого ключа, позволяющее подтвердить подлинность документа и отсутствие искажений данных.
Возможности и сферы применения
Изначально криптография использовалась правительством для безопасного хранения или передачи документов. Современные же асимметричные алгоритмы шифрования получили более широкое применение в сфере IT-безопасности, а симметричные методы сейчас применяются преимущественно для предотвращения несанкционированного доступа к информации во время хранения.
В частности криптографические методы применяются для:
- безопасного хранения информации коммерческими и частными лицами;
- реализации систем цифровой электронной подписи;
- подтверждения подлинности сертификатов;
- защищенной передачи данных онлайн по открытым каналам связи.
Криптография и блокчейн
В блокчейне криптография используется для защиты и обеспечения конфиденциальности личностей и персональных данных, поддержания высокой безопасности транзакций, надежной защиты всей системы и хранилища.
Хеш функции
Хэш-функции в блокчейне взаимосвязаны между собой, с их помощью достигается защита информации и необратимость транзакций. Каждый новый блок транзакций связан с хэшем предыдущего блока, который в свою очередь образован на основе хэша последнего блока, образованного до него. Таким образом каждый новый блок транзакции содержит в себе всю информацию о предыдущих блоках и не может быть подделан или изменен.
Для того, чтобы новый блок был добавлен в блокчейн цепь, сеть должна прийти к общему консенсусу и подобрать хэш нового блока. Для этого при помощи вычислительной техники майнеры предлагают множество “nonce” — вариантов значения функции. Первый майнер, который сумел путем случайного подбора сгенерировать хэш, подходящий для комбинации с предыдущими данными, подписывает им блок, который включается в цепь, и новый блок уже должен будет содержать информацию с ним.
Благодаря применению технологии хэширования в блокчейне все транзакции, которые были выполнены в системе, можно выразить одним хэшем нового блока. Метод хэширования делает практически невозможным взлом системы, а с добавлением каждого нового блока устойчивость блокчейна к атакам только увеличивается.
Цифровые подписи
В блокчейне задействован асимметричный метод криптографии на основе публичных и приватных ключей. Публичный ключ служит адресом хранения монет, секретный — паролем доступа к нему. Закрытый ключ основан на открытом ключе, но его невозможно вычислить математическим путем.
Среди множества схем криптографии на основе открытого ключа наиболее распространенной является схема на основе эллиптических кривых и схема, основанная на разложении множителей. В биткоине задействована первая схема - эллиптических кривых. Закрытый ключ в нем имеет размер в 32 байта, открытый - 33 байта, а подпись занимает около 70 байт.
Криптография с открытым ключом
Современная криптография с открытым ключом используется в системе блокчейна для перевода монет.
Заключение
Криптография является важной составляющей современного мира и необходима в первую очередь для сохранения персональных данных и важной информации. С момента появления она прошла множество модификаций и сейчас представляет собой систему безопасности, которая практически не может быть взломана. Переоценить ее возможности для человечества сложно. Современные методы криптографии применяются практически во всех отраслях, в которых присутствует необходимость безопасной передачи или хранения данных.
- Создать абсолютно надежный, недоступный для других канал связи между абонентами.
- . Использовать общедоступный канал связи, но скрыть сам факт передачи информации.
- Использовать общедоступный канал связи, но передавать по нему информацию в преобразованном виде, чтобы восстановить ее мог только адресат.
Что такое криптография?
Криптография («криптос» - тайна, «графэйн» - писать) - наука о методах обеспечения
- конфиденциальности (невозможности прочтения информации посторонним)
- аутентичности (целостности и подлинности авторства, а также невозможности отказа от авторства) информации.
Дословно термин «криптография» означает «тайнопись». Смысл этого термина выражает основное предназначение криптографии - защитить или сохранить в тайне необходимую информацию.
Основные термины, используемые в криптографии
Формализуем математически процесс зашифрования и расшифрования. Для этого введем следующие обозначения:
Тогда зашифрование X в Y можно записать в виде
Однотипные правила зашифрования можно объединить в классы. Внутри класса правила зашифрования различаются между собой по значениям некоторого параметра, которое может быть числом, таблицей и т.д. В криптографии конкретное значение такого параметра обычно называют ключом. По сути дела, ключ выбирает конкретное правило зашифрования из данного класса правил.
Используя понятие ключа, процесс зашифрования можно описать в виде соотношения:
в котором k - выбранный ключ, известный отправителю и адресату.
Совокупность преобразований fk и набор ключей, которым они соответствуют, будем называть шифром.
Простейшие шифры
Среди всех шифров можно выделить два больших класса: шифры замены и шифры перестановки. На данном занятии будем рассматривать только шифры замены.
Рассмотрим далее основные примеры таких шифров (в том числе и исторические).
Примеры шифров замены
- .Шифр Цезаря. Цезарь во время войны с галлами, переписываясь со своими друзьями в Риме, применял следующее шифрпреобразование: он заменял в тексте каждую букву А (первую в алфавите) на D (на четвертую в алфавите), букву B (вторую в алфавите) – на E (пятую в алфавите) и т.д. Таким образом нижняя строка замены (см. таблицу) образовывалась циклическим сдвигом алфавита открытого текста на 3 буквы влево.
Например, слово CAESAR шифровалось бы как:
(i1, i2, i3, … , in) – некоторая перестановка чисел (1,2,3, … , ). Таблица указывает на то, что шифрование должно осуществляться следующим образом: каждая буква ak в открытом тексте заменяется на букву aik . Чтобы расшифровать полученный шифртекст, нужно произвести обратную процедуру: каждую букву aik заменить на ak. В качестве примера данного шифра можно привести шифр Цезаря. Отметим, что нижняя строка таблицы может представлять собой и некоторые символы нового алфавита, например сочетание цифр. Скажем, каждая буква ОТ рассматриваемого алфавита может переходить в пару цифр. Рассмотрим шифр простой замены, соответствующий таблице:
В этом случае, например слово «ПОБЕДА» перейдет в криптограмму:
73 32 98 13 19 11
Такой шифр называется шифром цифровой простой замены
Еще один интересный пример шифра простой замены был описан в рассказе А. Конан Дойла «Пляшущие человечки», где каждый символ изображает пляшущего человечка в определенной позе.
3. Шифр Полибия. В Древней Греции (II в. до н.э.) был известен шифр, называемый «квадрат Полибия» (в нашем примере будет прямоугольник). Шифр Полибия является оригинальным шифром простой замены. Приведем пример этого шифра для русского языка. Буквы алфавита в произвольном порядке вписываются в прямоугольник 5х6 (заполнение квадрата и является ключом), например, так как показано на рисунке.
Тогда каждой букве алфавита однозначно соответствует пара чисел – номер строки и номер столбца в этой таблице. Процедура шифрования текста представляла собой замену каждой буквы на пару чисел в соответствии с таблицей. Например, при шифровании слова «Греция» на данном ключе получим следующую криптограмму:
52 12 35 54 34 33
где rn(b) — остаток от деления на , – ключ шифра, некоторое целочисленное значение от 1 до n-1. Отметим одну особенность данного шифра: если остаток от деления xj + k на n равен нулю, то буква заменяется на , то есть считается, что в таком случае значение fk(xi) равно n. Можно проверить, что уравнение расшифрования в данном случае будет следующим:
Уязвимость шифров вида простой замены
Дело в том, что буквы любого открытого текста, написанного на любом языке, использующим алфавит, встречаются в тексте разное количество раз. Если взять произвольный открытый текст достаточно большой длины, написанный на русском языке и подсчитать в нем число букв А, затем Б, В и так до Я, то получиться примерно следующая картинка (см. рисунок).
Высота темного столбца каждой буквы говорит о процентном содержании в тексте этой буквы. Из этой таблицы (гистограммы) находим, что самой частой буквой в русском открытым тексте является буква О, а самыми редкими - Ф, Щ, Э.
Отметим, что из-за специфики некоторых текстов или небольшой их длины самому частому символу шифртекста не обязательно соответствует самый частый символ языка, а возможно символ с меньшей частотой встречаемости.
§ 2. Решение задач
Задача № 1.
Решение:
Зададим числовое соответствие данному шифртексту (используя таблицу):
18 4 8 19 6 22 23 21 9 23 13 23 33 22 3
Поскольку k = 3, то согласно уравнению расшифрования нужно вычесть из каждого значения 3, а затем взять остаток от деления на 33:
15 1 5 16 3 19 20 18 6 20 10 20 30 19 0(33)
Отметим, что последнее числовое значение равно нулю, поэтому его (согласно сделанному ранее замечанию) мы должны заменить на значение 33. Далее осталось полученной числовой последовательности поставить в соответствие последовательность букв, согласно таблице и придем к следующему ответу.
Ответ: НАДО ВСТРЕТИТЬСЯ.
Задача № 2.
В какое из представленных слов может перейти слово:
при использовании сдвигового шифра в английском алфавите?
Решение:
- 4-ый вариант отвергается из-за того, что зашифрованное слово GJSJKN имеет меньшую, чем исходное слово длину;
- 3-ий вариант не подходит по причине того, что соседние буквы (идущие друг за другом в алфавитном порядке) должны переходить в соседние буквы при использовании такого типа шифрпреобразования, а в данном примере соседние буквы E и F переходят в T и A;
- 2-ый вариант - из-за того, что при использовании сдвигового шифра одинаковые буквы должны переходить в одинаковые символы, а в данном ответе SVEWHZK символы, стоящие на 2 и 4 местах - разные, тогда как в исходном слове BENEFIT - одинаковые.
Остается только один возможный вариант – первый.
Ответ: в первое
Задача № 3.
вычисленное либо при = , либо при = (в неизвестном порядке), а затем полученное число заменялось соответствующей ему буквой.
Решение:
Для данного многочлена верно разложение:
8 6 16 19 8 10 2
Отнимем от каждого значение 1, получим:
7 5 15 18 7 9 1,
приводим обратно к буквенному виду, получаем
Ответ: GEORGIA.
Задача № 4.
В таблице приведена переписка двух абонентов (Godzillы и Фунтика) в чате.
Решение:
В соответствии с этими заменами некоторые буквы в шифрованном тексте можно восстановить:
. .А.ТРА УЕ..А. . САНКТ-ПЕТЕРБУРГ НА ..Е НЕ.Е.. . ПАР. БУРГУН.
. ЗАВТРА УЕЗ.А. В САНКТ-ПЕТЕРБУРГ НА .ВЕ НЕ.ЕЛ. . ПАРОЛЬ: БУРГУН. .
Ответ: Я завтра уезжаю в Санкт-Петербург на две недели. Пароль: Бургундия
Задача № 5.
на число 10. Может ли это преобразование использоваться в качестве шифрпреобразования (т.е. допускать однозначное расшифрование)?
Решение:
Для однозначного расшифрования необходимо и достаточно, чтобы разным значениям соответствовали различные значения f(x). Проверим это.
Обозначим через f(x) - остаток от деления значения многочлена F(x) на 10.
Получились все 10 различных значений, значит правильный
Ответ: да, может.
Задача № 6
Если слово СРОЧНО зашифровать простой заменой с помощью ключа:
то получится слово ВЗДАБД. Зашифровав полученное слово с помощью того же ключа еще раз, получим слово ЮШЫЧЯЫ. Сколько всего различных слов можно получить, если указанный процесс шифрования продолжать неограниченно?
Решение:
Несложно заметить, что рассматриваемый шифр обладает тем свойством, что при зашифровании разные буквы заменяются разными. Следовательно, при зашифровании разных слов получаются разные слова. С другой стороны, одинаковые буквы заменяются на одинаковые независимо от цикла шифрования, так как используется один и тот же ключ. Следовательно, при зашифровании одинаковых слов получаются одинаковые слова. Таким образом, число различных слов, которые можно получить в указанном процессе шифрования с начальным словом СРОЧНО, совпадает с наименьшим номером цикла шифрования, дающем это начальное слово.
Как определить номер такого цикла? Рассмотрим первую букву слова СРОЧНО – букву С. Исходя из ключа шифра (таблицы), составим цикл по которому данная буква будет «передвигаться» при последовательном применении шифрования. Обозначим его так: (СВЮГЭ) – данная запись означает, что буква С перейдет в В, В перейдет в Ю, Ю перейдет в Г и, наконец, Г – в Э, а далее мы опять возвращаемся в букву С. Длина такого цикла равна 5. Значит, если число последовательно примененных шифрований кратно 5, то первой буквой полученной криптограммы будет – С.
Найдем длины циклов, на которых «лежат» все остальные буквы данного слова.
- Цикл, на котором «лежит» буква С: (СВЮГЭ), длина 5.
- Цикл, на котором «лежит» буква Р: (РЗШИЦКХЛФМУПТ), длина 13.
- Цикл, на котором «лежит» буква О: (ОДЫЕЬЖЩ), длина 7.
- Цикл, на котором «лежит» буква Ч: (ЧА), длина 2.
- Цикл, на котором «лежит» буква Н: (НБЯ), длина 3.
Теперь, легко видеть, что первое повторение слова СРОЧНО произойдет тогда, когда все перечисленные буквы снова повторятся одновременно. А это произойдет тогда, когда число последовательно примененных шифрований кратно длинам всех перечисленных циклов, но мы ищем наименьшее число с таким свойством, поэтому ответ – НОК = 2730.
Ответ: 2730.
Задача № 7
Решение:
Во втором случае известны пары цифр, которыми шифруются буквы "р", "е", "м", "о", "н", "т", а в первом - пары цифр для тех же букв, за исключением буквы "н".
Таким образом, зная второе слово, криптограф обладает большим знанием о соответствии букв парам цифр, а следовательно в этом случае ему проще дешифровать криптограмму (отметим, что в данной задаче перед криптографом стоит задача именно дешифрования, а не расшифрования, поскольку ключа шифра, которым в случае простой замены является таблица, ему не известно).
Ответ: во втором случае.
Задача № 8
Перед шифрованием буквы некоторого текста отождествлялись с числовыми значениями согласно табл. 1.
Затем к числовым значениям было прибавлено некоторое число от 1 до 30 и от полученных значений взят остаток от деления на 30. Полученные числовые остатки переводились обратно к буквенному виду, используя таблицу 1. Получилось:
ЦЭСЯСИУДХГОЧШОНЩЫИЛСЫОУСЩОЛОШХЦСТЦШОС.
Прочитайте исходный текст.
Решение:
Прочитав внимательно условие задачи легко понять, что в ней идет речь о сдвиговом шифре. Постановка задачи заключается во вскрытии данного шифра. Отличительной особенностью сдвигового шифра среди шифров простой замены является возможность его вскрытия путем полного перебора ключей, число который равно в точности мощности алфавита (что сравнительно не так много), поскольку число ключей – это в точности число возможных вариантов сдвига, то есть возможных значений параметра k. Но в тоже время для его вскрытия достаточно установить какое-либо соответствие между буквой шифртекста и буквой открытого текста. Поскольку тогда легко вычислить ключ данного шифра – k – параметр сдвига, он будет равен
где БШТ – буква шифрованного текста, а БОТ – буква открытого текста.
В нашем случае попробуем установить какая из букв представленного шифртекста соответствует наиболее часто встречающейся в русском языке букве О (см. гистограмму частот, представленную ранее). Для этого подсчитаем частоты встречаемости букв в шифртексте (см. таблицу).
- Предположим, что буква О переходит при зашифровании в букву С, тогда ключ k = С – О = 17-14 = 3. Попробуем расшифровать данный шифртекст на таком ключе. Получим следующее начало открытого текста: УЩОЫ… Очевидно, что ничего осмысленного нет, значит О не переходит в С и k не равен 3.
- . Смотрим на следующую наиболее частую букву шифртекста. Это буква О. Но очевидно, что О не могла перейти в саму себя, поскольку иначе параметр сдвига k = 0, а такого быть не может (иначе текст остается нешифрованым).
- Следующая по встречаемости буква Ц. Если О переходит в Ц, то k = Ц – О = 22-14 = 8. Попробуем расшифровать текст на данном ключе. Получим начало: ОФИЦИА… Как видим текст получается читаемым, остается расшифровать оставшуюся часть шифртекста и убедиться, что k = 8 действительно ключ рассматриваемого шифра.
Ответ: Официальные представители Северной Кореи.
Читайте также: