Antik dünyada yazışmaları şifreleme ihtiyacı ortaya çıktı ve basit ikame şifreleri ortaya çıktı. Şifreli mesajlar birçok savaşın kaderini belirledi ve tarihin akışını etkiledi. Zamanla, insanlar giderek daha gelişmiş şifreleme yöntemleri icat etti.
Kod ve şifre, bu arada, farklı kavramlardır. İlki, mesajdaki her kelimenin bir kod kelimesiyle değiştirilmesi anlamına gelir. İkincisi, belirli bir algoritma kullanarak her bilgi sembolünü şifrelemektir.
Matematik bilgiyi kodlamaya başladıktan ve kriptografi teorisi geliştirildikten sonra, bilim adamları bu uygulamalı bilimin birçok faydalı özelliğini keşfettiler. Örneğin, kod çözme algoritmaları, eski Mısır veya Latince gibi ölü dillerin çözülmesine yardımcı oldu.
Steganografi
Steganografi, kodlama ve şifrelemeden daha eskidir. Bu sanat çok uzun zamandır var. Kelimenin tam anlamıyla "gizli yazı" veya "şifreli yazı" anlamına gelir. Steganografi, bir kod veya şifrenin tanımlarını tam olarak karşılamasa da, yabancılardan bilgi saklamayı amaçlamaktadır.göz.
Steganografi en basit şifredir. Balmumuyla kaplanmış yutulmuş notalar tipik örneklerdir veya traş edilmiş bir kafada, büyümüş saçların altında saklanan bir mesajdır. Steganografinin en açık örneği, mesajların bir gazete aracılığıyla iletildiği ve harflerin göze çarpmayacak şekilde işaretlendiği birçok İngilizce (ve yalnızca değil) dedektif kitaplarında açıklanan yöntemdir.
Steganografinin ana dezavantajı, dikkatli bir yabancının bunu fark edebilmesidir. Bu nedenle gizli mesajın kolayca okunmasını önlemek için steganografi ile birlikte şifreleme ve kodlama yöntemleri kullanılmaktadır.
ROT1 ve Sezar şifresi
Bu şifrenin adı 1 harf ileri DÖNDÜR'dür ve birçok okul çocuğu tarafından bilinir. Basit bir ikame şifresidir. Özü, her harfin alfabetik olarak 1 harf ileri kaydırılarak şifrelenmesinde yatmaktadır. A -> B, B -> C, …, Z -> A. Örneğin, "Nastya'mız yüksek sesle ağlıyor" ifadesini şifreliyoruz ve "general Obtua dspnlp rmbsheu" alıyoruz.
ROT1 şifresi rastgele sayıda ofset için genelleştirilebilir, daha sonra buna ROTN denir; burada N, harflerin şifrelemesinin kaydırılması gereken sayıdır. Bu formda, şifre eski zamanlardan beri bilinmektedir ve "Sezar şifresi" olarak adlandırılmaktadır.
Sezar şifresi çok basit ve hızlıdır, ancak basit bir tek permütasyon şifresidir ve bu nedenle kırılması kolaydır. Böyle bir dezavantajı olduğu için sadece çocukça şakalar için uygundur.
Transpozisyonel veya permütasyon şifreleri
Bu tür basit permütasyon şifreleri daha ciddidir ve çok uzun zaman önce aktif olarak kullanılmıştır. Amerikan İç Savaşı ve I. Dünya Savaşı sırasında mesaj göndermek için kullanıldı. Algoritması, harfleri yerlerde yeniden düzenlemekten oluşur - mesajı ters sırada yazın veya harfleri çiftler halinde yeniden düzenleyin. Örneğin, "Mors kodu da bir şifredir" -> "akubza ezrom - hedgehog rfish" ifadesini şifreleyelim.
Her karakter veya karakter grubu için rastgele permütasyonlar belirleyen iyi bir algoritma ile şifre, basit kırılmaya karşı dirençli hale geldi. Ancak! Sadece zamanında. Şifre basit kaba kuvvet veya sözlük eşleştirme ile kolayca kırıldığından, bugün herhangi bir akıllı telefon şifresinin çözülmesini gerçekleştirebilir. Bu nedenle, bilgisayarların gelişiyle bu şifre de çocuk kategorisine taşındı.
Mors kodu
ABC bir bilgi alışverişi aracıdır ve asıl görevi mesajları iletim için daha kolay ve anlaşılır kılmaktır. Bu, şifrelemenin amaçlandığı şeye aykırı olsa da. Yine de, en basit şifreler gibi çalışır. Mors sisteminde her harf, sayı ve noktalama işaretinin bir grup tire ve noktadan oluşan kendi kodu vardır. Telgrafı kullanarak mesaj gönderirken, tireler ve noktalar uzun ve kısa sinyalleri temsil eder.
Telgraf ve Mors alfabesi… Benzer cihazlar kendisinden önce Rusya ve İngiltere'de icat edilmiş olmasına rağmen, "kendi" buluşunun ilk patentini 1840 yılında Morse almıştır. Ama şimdi kimin umurunda … Telgraf ve alfabeMors kodunun dünya üzerinde çok büyük bir etkisi oldu ve kıtasal mesafelerde mesajların neredeyse anında iletilmesine izin verdi.
Tek alfabetik ikame
Yukarıda açıklanan ROTN ve Mors kodu, monoalfabetik değiştirme yazı tiplerinin örnekleridir. "Mono" ön eki, şifreleme sırasında, orijinal mesajın her harfinin, tek şifreleme alfabesinden başka bir harf veya kodla değiştirildiği anlamına gelir.
Basit ikame şifrelerini çözmek zor değildir ve bu onların ana dezavantajıdır. Basit numaralandırma veya frekans analizi ile çözülürler. Örneğin Rus dilinde en çok kullanılan harflerin “o”, “a”, “i” olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, şifreli metinde en sık kullanılan harflerin "o" veya "a" veya "ve" anlamına geldiği varsayılabilir. Bu düşüncelere dayanarak, mesajın şifresi bilgisayar araması yapılmadan bile çözülebilir.
1561'den 1567'ye kadar İskoç Kraliçesi I. Mary'nin çeşitli kombinasyonlarla çok karmaşık bir monoalfabetik ikame şifresi kullandığı bilinmektedir. Yine de düşmanları mesajları deşifre edebildi ve bu bilgi kraliçeyi ölüme mahkum etmek için yeterliydi.
Gronsfeld şifresi veya çok alfabetik ikame
Basit şifreler, kriptografi tarafından işe yaramaz olarak ilan edilir. Bu nedenle, birçoğu geliştirildi. Gronsfeld şifresi, Sezar şifresinin bir modifikasyonudur. Bu yöntem, bilgisayar korsanlığına karşı çok daha dirençlidir ve kodlanmış bilginin her bir karakterinin, döngüsel olarak tekrarlanan farklı alfabelerden biri kullanılarak şifrelenmesi gerçeğinde yatmaktadır. Bunun çok boyutlu bir uygulama olduğu söylenebilir.en basit ikame şifresi. Aslında, Gronsfeld şifresi aşağıda tartışılan Vigenère şifresine çok benzer.
ADFGX şifreleme algoritması
Bu, Almanlar tarafından kullanılan en ünlü I. Dünya Savaşı şifresidir. Şifre adını aldı çünkü şifreleme algoritması tüm şifreleri bu harflerin değişmesine yönlendirdi. Harflerin seçimi, telgraf hatları üzerinden iletilirken kolaylıklarına göre belirlendi. Şifredeki her harf iki ile temsil edilir. ADFGX karesinin sayıları içeren ve ADFGVX olarak adlandırılan daha ilginç bir versiyonuna bakalım.
| A | D | F | G | V | X | |
| A | J | Q | A | 5 | H | D |
| D | 2 | E | R | V | 9 | Z |
| F | 8 | Y | Ben | N | K | V |
| G | U | P | B | F | 6 | O |
| V | 4 | G | X | S | 3 | T |
| X | W | L | Q | 7 | C | 0 |
ADFGX kare alma algoritması aşağıdaki gibidir:
- Sütunlar ve satırlar için rastgele n harf seçin.
- N x N matrisi oluşturma.
- Hücrelerin üzerine rastgele dağılmış alfabeyi, sayıları, karakterleri matrise girin.
Rus dili için benzer bir kare yapalım. Örneğin bir ABCD karesi oluşturalım:
| A | B | B | G | D | |
| A | E/E | N | b/b | A | I/Y |
| B | W | V/F | G/R | З | D |
| B | Ş/Ş | B | L | X | Ben |
| G | R | M | O | Yu | P |
| D | F | T | T | S | U |
Bu matris garip görünüyor çünkü bir hücre satırı iki harf içeriyor. Bu kabul edilebilir, mesajın anlamı kaybolmaz. Kolayca restore edilebilir. Bu tabloyu kullanarak "Kompakt şifre" ifadesini şifreleyin:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| Cümle | K | O | M | P | A | K | T | N | S | Y | Ш | ' | F | R |
| Şifre | bw | gv | gb | nerede | ag | bw | db | ab | dg | cehennem | wa | cehennem | bb | ha |
Böylece, son şifreli mesaj şöyle görünür: "bvgvgbgdagbvdbabdgvdvaadbbga". Tabii ki, Almanlar benzer bir çizgiyi birkaç şifre daha kullanarak gerçekleştirdiler. Ve sonunda çok kararlı çıktışifreli mesajı kırmak için.
Vigenère şifresi
Bu şifre, basit bir metin değiştirme şifresi olmasına rağmen, tek alfabetik şifrelere göre çatlamaya karşı daha dirençlidir. Ancak, sağlam algoritma nedeniyle, uzun süredir hacklemenin imkansız olduğu düşünülüyordu. İlk sözü 16. yüzyıla kadar uzanıyor. Vigenère (Fransız diplomat) yanlışlıkla mucidi olarak kabul edilir. Neyin tehlikede olduğunu daha iyi anlamak için Rus dili için Vigenère tablosunu (Vigenère square, tabula recta) düşünün.
"Kasperovich güler" ifadesini kodlamaya başlayalım. Ancak şifrelemenin başarılı olması için bir anahtar kelime gereklidir - "parola" olsun. Şimdi şifrelemeye başlayalım. Bunu yapmak için, anahtarı tekrarlayarak veya keserek, anahtarı o kadar çok yazarız ki, ondan gelen harf sayısı şifreli ifadedeki harf sayısına karşılık gelir:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| Cümle: | K | A | С | P | E | R | O | B | ' | W | С | M | E | E | T | С | Ben |
| Anahtar | P | A | R | O | L | b | P | A | R | O | L | b | P | A | R | O | L |
Şimdi, Vigenère tablosunu kullanarak, koordinat düzleminde olduğu gibi, harf çiftlerinin kesişimi olan bir hücre arıyoruz ve şunu elde ediyoruz: K + P=b, A + A=B, C + P=C, vb.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| Şifre: | b | B | B | Yu | С | N | Yu | G | Sch | F | E | Y | X | F | G | A | L |
"Kasperovich gülüyor"="bvusnyugschzh eykhzhgal".
Vigenère şifresini kırmak çok zordur çünkü frekans analizinin çalışması için anahtar kelimenin uzunluğunu bilmesi gerekir. Yani hile, anahtar kelimenin uzunluğunu rastgele atmak ve gizli mesajı kırmaya çalışmaktır.
Tamamen rastgele bir anahtarın yanı sıra tamamen farklı bir Vigenère tablosunun kullanılabileceği de belirtilmelidir. Bu durumda, Vigenère karesi, satır satır yazılmış Rus alfabesinden bir kayma ile oluşur. Bu da bizi ROT1 şifresine yönlendiriyor. Ve tıpkı Sezar şifresinde olduğu gibi, ofset herhangi bir şey olabilir. Ayrıca, harflerin sırasının alfabetik olması gerekmez. Bu durumda, tablonun kendisi anahtar olabilir, hangisinin mesajı okumanın imkansız olacağını bilmeden, anahtarı bilmeden bile.
Kodlar
Gerçek kodlar, her biri için eşleşmelerden oluşurayrı bir kodun kelimeleri. Onlarla çalışmak için sözde kod kitaplarına ihtiyaç vardır. Aslında, bu aynı sözlüktür, yalnızca kelimelerin kodlara çevirilerini içerir. Tipik ve basitleştirilmiş bir kod örneği, basit karakterlerden oluşan uluslararası bir şifre olan ASCII tablosudur.
Kodların ana avantajı, deşifrelerinin çok zor olmasıdır. Frekans analizi, saldırıya uğradıklarında neredeyse çalışmaz. Kodların zaafı aslında kitapların kendisidir. İlk olarak, hazırlanmaları karmaşık ve pahalı bir süreçtir. İkincisi, düşmanlar için istenen bir nesneye dönüşüyorlar ve kitabın bir kısmının bile ele geçirilmesi sizi tüm kodları tamamen değiştirmeye zorluyor.
20. yüzyılda birçok devlet gizli verileri aktarmak için kodlar kullandı, belirli bir süre sonra kod kitabını değiştirdi. Ayrıca aktif olarak komşuların ve rakiplerin kitaplarını da aradılar.
Enigma
Herkes, İkinci Dünya Savaşı sırasında Enigma'nın Nazilerin ana şifre makinesi olduğunu bilir. Enigma'nın yapısı, elektrik ve mekanik devrelerin bir kombinasyonunu içerir. Şifrenin nasıl sonuçlanacağı, Enigma'nın ilk yapılandırmasına bağlıdır. Aynı zamanda, Enigma çalışma sırasında yapılandırmasını otomatik olarak değiştirir ve bir mesajı tüm uzunluğu boyunca çeşitli şekillerde şifreler.
En basit şifrelerin aksine, "Enigma" trilyonlarca olası kombinasyon verdi ve bu da şifreli bilgileri kırmayı neredeyse imkansız hale getirdi. Buna karşılık, Naziler her gün için belirli bir kombinasyon hazırladılar.belirli bir günde mesaj göndermek için kullanılır. Bu nedenle, Enigma düşmanın eline geçse bile, her gün doğru konfigürasyona girmeden mesajların şifresini çözmek için hiçbir şey yapmadı.
Hack "Enigma", Hitler'in tüm askeri kampanyası boyunca aktif olarak denendi. İngiltere'de, 1936'da, bunun için gelecekte bilgisayarların prototipi haline gelen ilk bilgi işlem cihazlarından biri (Turing makinesi) yapıldı. Görevi, aynı anda birkaç düzine Enigma'nın çalışmasını simüle etmek ve ele geçirilen Nazi mesajlarını bunlar aracılığıyla yürütmekti. Ancak Turing makinesi bile mesajı ancak ara sıra kırabiliyordu.
Genel anahtar şifreleme
Teknoloji ve bilgisayar sistemlerinde her yerde kullanılan şifreleme algoritmalarının en popüleri. Özü, kural olarak, biri genel olarak iletilen ve ikincisi gizli (özel) olan iki anahtarın varlığında yatmaktadır. Genel anahtar mesajı şifrelemek için, özel anahtar ise mesajın şifresini çözmek için kullanılır.
Genel anahtar genellikle çok büyük bir sayıdır ve yalnızca iki böleni vardır, bir ve sayının kendisini saymaz. Bu iki bölen birlikte gizli bir anahtar oluşturur.
Basit bir örnek düşünelim. Açık anahtar 905 olsun. Bölenleri 1, 5, 181 ve 905 sayılarıdır. O zaman gizli anahtar örneğin 5181 sayısı olacaktır. Çok kolay mı söylüyorsun? Ya roldeysegenel numara 60 haneli bir sayı mı olacak? Büyük bir sayının bölenlerini hesaplamak matematiksel olarak zor.
Daha canlı bir örnek için, bir ATM'den para çektiğinizi hayal edin. Kart okunurken kişisel veriler belirli bir açık anahtar ile şifrelenir ve banka tarafında ise bilgilerin şifresi gizli bir anahtar ile çözülür. Ve bu genel anahtar her işlem için değiştirilebilir. Ve onu yakalarken anahtar bölenleri hızlı bir şekilde bulmanın hiçbir yolu yoktur.
Yazı tipi dayanıklılığı
Bir şifreleme algoritmasının kriptografik gücü, bilgisayar korsanlığına direnme yeteneğidir. Bu parametre, herhangi bir şifreleme için en önemli parametredir. Açıktır ki, herhangi bir elektronik cihaz tarafından deşifre edilebilen basit ikame şifresi en kararsız olanlardan biridir.
Bugün, şifrenin gücünü değerlendirmenin mümkün olacağı tek tip standartlar yok. Bu zahmetli ve uzun bir süreçtir. Ancak bu alanda standartlar üretmiş bir takım komisyonlar da bulunmaktadır. Örneğin, NIST USA tarafından geliştirilen Gelişmiş Şifreleme Standardı veya AES şifreleme algoritması için minimum gereksinimler.
Başvuru için: Vernam şifresi, kırılmaya karşı en dirençli şifre olarak tanınır. Aynı zamanda avantajı, algoritmasına göre en basit şifre olmasıdır.
