какое слово будет после расшифровки hcpraateu
Шифр Цезаря — онлайн шифровка и расшифровка
Пожалуй, шифр Цезаря один из самых простейших способов шифрования данных. Он использовался Цезарем еще до нашей эры для тайной переписки. И если предложить любому человеку придумать свой алгоритм шифровки, то он, наверняка, «придумает» именно такой способ, ввиду его простоты.
Шифр Цезаря часто называют шифром сдвига. Давайте разберемся, как шифровать данные с помощью этого метода криптографии.
Шифр Цезаря онлайн
Сервис предназначен для шифрования любого текста, используя для этого шифр сдвига (Цезаря). Шифруются только русские буквы, все остальные символы остаются без изменения.
Как шифровать
Предположим, что мы хотим зашифровать слово Россия. Рассмотрим, как для этого можно использовать шифр Цезаря. Для начала, вспомним русский алфавит и пронумеруем буквы по-порядку.
Итак, наше слово Россия. Попробуем его зашифровать. Для этого нам нужно определиться с шагом шифрования. Шаг шифрования или сдвиг — это число, которое указывает на сколько позиций мы будем смещаться влево или вправо по алфавиту. Часто сдвиг называют ключом. Его можно выбрать произвольно. В нашем примере выберем шаг равный 7. Таким образом каждую букву шифруемого слова мы будем смещать вправо (в сторону конца алфавита) на 7 позиций. Буква Р у нас имеет номер 18. Прибавим к 18 наш шаг и получим 25. Значит в зашифрованном слове вместо буквы Р будет буква с номером 25 — Ч. Буква о превратится в букву х. Буква с — в ш и так далее. В итоге после шифрования слово Россия превратится в Чхшшпё.
Задавая шаг шифрования можно зашифровать любой текст.
Как расшифровать
Во-первых, вы можете воспользоваться специально созданным калькулятором на этой странице. В поле для текста вводите зашифрованный текст, а наш сервис дешифрует его, используя все возможные варианты сдвига. На выходе вы получите все полученные результаты и вам останется только выбрать правильный. К примеру, у вас есть зашифрованный шифром Цезаря текст — «З шчхцж аьмцчн хлцчкнцен». Вставляем его в калькулятор и получаем варианты дешифрования, среди которого видим «Я помню чудное мгновенье» со сдвигом 24.
Ну и, естественно, вы можете произвести дешифровку вручную. Но такая расшифровка займет очень много времени.
Зашифровать шифром Цезаря онлайн с разным сдвигом и расшифровать текст
Второе поле предназначено для дешифрации текста зашифрованного шифром Цезаря, для расшифровки такого текста, вам нужно во второе поле вставить текст и нажать расшифровать!
Подробно «о шифре Цезаря«
Что такое Шифр, шифрование?
Довольны удивительно, когда люди спрашивают, «что такое шифр«!? Неужели вы не читали «Шерлока холмса!?» или не слушали.
Что такое Шифр, шифрование?
Или вы никогда ни слышали о такой машине «Энигма» Вермахта (Wehrmacht Enigma) — портативная шифровальная машина, использовавшаяся для шифрования секретных сообщений.
Или как американцы использовали язык индейцев Навахо для шифрования своих посланий.
Что такое Шифр, шифрование?
Давайте рассмотрим несколько примеров. попробуйте это расшифровать. вы это никогда не расшифруете, если не знаете, как это зашифровано и дополнительные параметры шифрования.
Или вот пример зашифрованного того же текста.
繁卩 丨军睦丿永忍长 又亻丿 丨力 乚7丿刀军亻长力亻力
Caesar’s Cipher online encrypt
Если требуется, то можно добавить пароль на шифр Цезаря
Можно выбрать язык для шифрования шифром Цезаря, т.е. если ваш текст будет на одном из представленных языков. (BETA)
Вам нужен текст, который вам нужно закодировать с помощью шифра Цезаря.
A form for encrypting text with a Caesar cipher
Decrypt the Caesar cipher online
Для того чтобы расшифровать текст зашифрованный шифром Цезаря :
Вам потребуется форма онлайн для расшифровки текста зашифрованного шифром Цезаря.
A form for decrypting text with a Caesar cipher
Во второй форме вводим текст записанный шифрование цезаря и выбираем сдвиг, нажимаем расшифровать.
Что такое шифр Цезаря
Это и есть суть шифра цезаря. Шифр цезаря считается первым шифром. который имеет подтверждение в историографии!
Кто такой Гай Юлий Цезарь
В связи с тем, что уровень образования сегодня просто ужасен, то для вашего развития, пару слов, кто такой был этот «Цезарь»!
Я бы сказал один, если не самый известный император! Одержал ряд великих побед и расширил Римскую империю! Кроме того, имя Цезаря связано с египетской царицей Клеопатрой.
Кто такой Гай Юлий Цезарь
Шифр Цезаря процесс шифрования.
Основные параметры шифрования :
Зашифровать шифром цезаря можно и текст на кириллице и латинице(добавлены ещё языки)!
Запятая, точка, восклицательный знак, вопросительный знак, пробел останутся на своих местах, все остальные знаки будут вырезаны.
Все «ПРОПИСНЫЕ» станут «строчными»
Сдвиг можно сделать на 32 буквы.(Выбираем сдвиг из выпадающего списка. )
Как происходит процесс шифрования шифром Цезаря!?
В первом выпадающем списке выбираем сдвиг «Шифра Цезаря«.
Во втором поле, если требуется придумываем пароль.
В поле ввода текста печатаем текст, который требуется зашифровать «Шифром Цезаря«.
Если язык не выбран, то язык будет русский.
Как происходит процесс шифрования шифром Цезаря!?
Как происходит процесс шифрования шифром Цезаря!? вэь ьуиыб ёишйиэыьи зьёщкыци пэцйщцсж м лжыший
Вы можете попробовать расшифровать данный зашифрованный текст шифром Цезаря.
Пароль на шифр Цезаря
Как установить пароль для шифра цезаря!?
В поле номер два пишем слово с уникальными буквами(т.е. чтобы буквы внутри слова не повторялись.) Например слово для пароля :
Пароль не может быть больше 32 знаков.
Шифр Цезаря проверить все варианты возможные
Добавлена возможность перебрать все варианты, которые только возможны для каждого языка, если это русский, то будет показано 33 возможных варианта!
Шифр цезаря на русском
Шифр цезаря на английском
Любой текст, на английском, можно закодировать шифром Цезаря, для этого ничего дополнительно не нужно!
Как и русский текст, вставляете в форму и нажимайте отправить!
Шифр цезаря с сдвигом
– у нас возможен сдвиг от 1 до 32
Шифр Цезаря добавлены еще языки
Для шифра Цезаря добавлены еще несколько языков! Теперь на этих языках тоже можно зашифровать шифром Цезаря:
Шифр Цезаря ROT13 php
для его использования нужно поместить шифруемую строку внутрь функции:
Элементарные шифры на понятном языке
Все мы довольно часто слышим такие слова и словосочетания, как «шифрование данных», «секретные шифры», «криптозащита», «шифрование», но далеко не все понимают, о чем конкретно идет речь. В этом посте разберемся, что из себя представляет шифрование и рассмотрим элементарные шифры с тем расчетом, чтобы даже далекие от IT люди поняли суть этого явления.
Прежде всего, разберемся в терминологии.
Шифрование – это такое преобразование исходного сообщения, которое не позволит всяким нехорошим людям прочитать данные, если они это сообщение перехватят. Делается это преобразование по специальным математическим и логическим алгоритмам, некоторые из которых мы рассмотрим ниже.
Исходное сообщение – это, собственно, то, что мы хотим зашифровать. Классический пример — текст.
Шифрованное сообщение – это сообщение, прошедшее процесс шифрования.
Шифр — это сам алгоритм, по которому мы преобразовываем сообщение.
Ключ — это компонент, на основе которого можно произвести шифрование или дешифрование.
Алфавит – это перечень всех возможных символов в исходном и зашифрованном сообщении. Включая цифры, знаки препинания, пробелы, отдельно строчные и заглавные буквы и т.д.
Теперь, когда мы говорим на более-менее одном языке, разберем простые шифры.
Шифр Атбаша
Самый-самый простой шифр. Его суть – переворот алфавита с ног на голову.
Например, есть у нас алфавит, который полностью соответствует обычной латинице.
Для реализации шифра Атбаша просто инвертируем его. «А» станет «Z», «B» превратится в «Y» и наоборот. На выходе получим такую картину:
И теперь пишем нужное сообшение на исходном алфавите и алфавите шифра
Исходное сообщение: I love habr
Зашифрованное: r olev szyi
Шифр Цезаря
Тут добавляется еще один параметр — примитивный ключ в виде числа от 1 до 25 (для латиницы). На практике, ключ будет от 4 до 10.
Опять же, для наглядности, возьмем латиницу
И теперь сместим вправо или влево каждую букву на ключевое число значений.
Например, ключ у нас будет 4 и смещение вправо.
Исходный алфавит: a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
Зашифрованный: w x y z a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v
Пробуем написать сообщение:
Шифруем его и получаем следующий несвязный текст:
Шифр Вернама (XOR-шифр)
Простейший шифр на основе бинарной логики, который обладает абсолютной криптографической стойкостью. Без знания ключа, расшифровать его невозможно (доказано Клодом Шенноном).
Исходный алфавит — все та же латиница.
Сообщение разбиваем на отдельные символы и каждый символ представляем в бинарном виде.
Классики криптографии предлагают пятизначный код бодо для каждой буквы. Мы же попробуем изменить этот шифр для кодирования в 8 бит/символ на примере ASCII-таблицы. Каждую букву представим в виде бинарного кода.
Теперь вспомним курс электроники и элемент «Исключающее ИЛИ», также известный как XOR.
XOR принимает сигналы (0 или 1 каждый), проводит над ними логическую операцию и выдает один сигнал, исходя из входных значений.
Если все сигналы равны между собой (0-0 или 1-1 или 0-0-0 и т.д.), то на выходе получаем 0.
Если сигналы не равны (0-1 или 1-0 или 1-0-0 и т.д.), то на выходе получаем 1.
Теперь для шифровки сообщения, введем сам текст для шифровки и ключ такой же длины. Переведем каждую букву в ее бинарный код и выполним формулу сообщение XOR ключ
сообщение: LONDON
ключ: SYSTEM
Переведем их в бинарный код и выполним XOR:
В данном конкретном примере на месте результирующих символов мы увидим только пустое место, ведь все символы попали в первые 32 служебных символа. Однако, если перевести полученный результат в числа, то получим следующую картину:
С виду — совершенно несвязный набор чисел, но мы-то знаем.
Шифр кодового слова
Принцип шифрования примерно такой же, как у шифра цезаря. Только в этом случае мы сдвигаем алфавит не на определенное число позиций, а на кодовое слово.
Например, возьмем для разнообразия, кириллический алфавит.
Придумаем кодовое слово. Например, «Лукоморье». Выдернем из него все повторяющиеся символы. На выходе получаем слово «Лукомрье».
Теперь вписываем данное слово в начале алфавита, а остальные символы оставляем без изменений.
И теперь запишем любое сообщение и зашифруем его.
Получим в итоге следующий нечитаемый бред:
Шифр Плейфера
Классический шифр Плейфера предполагает в основе матрицу 5х5, заполненную символами латинского алфавита (i и j пишутся в одну клетку), кодовое слово и дальнейшую манипуляцию над ними.
Пусть кодовое слово у нас будет «HELLO».
Сначала поступаем как с предыдущим шифром, т.е. уберем повторы и запишем слово в начале алфавита.
Теперь возьмем любое сообщение. Например, «I LOVE HABR AND GITHUB».
Разобьем его на биграммы, т.е. на пары символов, не учитывая пробелы.
Если бы сообщение было из нечетного количества символов, или в биграмме были бы два одинаковых символа (LL, например), то на место недостающего или повторившегося символа ставится символ X.
Шифрование выполняется по нескольким несложным правилам:
1) Если символы биграммы находятся в матрице на одной строке — смещаем их вправо на одну позицию. Если символ был крайним в ряду — он становится первым.
Например, EH становится LE.
2) Если символы биграммы находятся в одном столбце, то они смещаются на одну позицию вниз. Если символ находился в самом низу столбца, то он принимает значение самого верхнего.
Например, если бы у нас была биграмма LX, то она стала бы DL.
3) Если символы не находятся ни на одной строке, ни на одном столбце, то строим прямоугольник, где наши символы — края диагонали. И меняем углы местами.
Например, биграмма RA.
По этим правилам, шифруем все сообщение.
Если убрать пробелы, то получим следующее зашифрованное сообщение:
Поздравляю. После прочтения этой статьи вы хотя бы примерно понимаете, что такое шифрование и знаете как использовать некоторые примитивные шифры и можете приступать к изучению несколько более сложных образцов шифров, о которых мы поговорим позднее.
25 видов «Цезаря» и английские слова
В мире криптографии есть много простых способов зашифровать сообщение. Каждый из них по-своему хорош. Об одном из них и пойдёт речь.
Ылчу Щзкгув
Или в переводе с «Шифра Цезаря» на русский — Шифр Цезаря.
— В чём его суть?
— Он кодирует сообщение, смещая каждую букву на N пунктов. Классический шифр Цезаря двигает буквы на три шага вперёд. Простыми словами — было «абв», стало «где».
— А как же буквы в конце алфавита? Что с пробелами?
С ними всё в порядке. Если смещая букву шифр выходит за рамки алфавита — он начинает отсчёт сначала. То есть, буквы «эюя» обратяться в «абв». А пробелы остаются пробелами.
— Разве N обязательно должно равняться трём?
Совсем нет. N может отличаться от тройки. Допускаются любые N в промежутке [1: M-1], где M — количество букв в алфавите.
Такой шифр легко расшифровать, если знать о его существовании. Но меня привлекла не его «надёжность», а кое-что другое.
Завязка
Одним летним днём мне захотелось узнать:
Ответы на эти вопросы я начал искать в те же минуты.
Задача: Найти все слова
Отступление. Из концертов Михаила Задорнова и личного опыта я понял две вещи:
Поэтому я решил взять за основу английскую мову. К тому же, когда-то давно была инфа, что англоязычные ребята смогли собрать полный словарь английских слов. Что побудило меня найти такой Датасет.
Первая строка вялого гугления навела меня на этот репозиторий. Автор обещал 479K английских слов в удобных форматах. Мне приглянулся файл json, в котором все слова были уложены в удобном виде для загрузки в словарь Python.
После первого вскрытия оказалось, что слов там поменьше — 370 101 штука. «Но это не беда, ведь для показательного примера вполне хватит», подумал я.
Для начала нужно создать алфавит. Решил сделать его в виде списка самым удобным для меня методом. Также нужно было запомнить количество букв в алфавите:
Сначала было интересно сделать функцию перевода слова в зашифрованное. Вот что получилось:
Решил сделать большой цикл по всем словам и начать их переводить одно за другим. Но наткнулся на проблему. Оказалось, что некоторые слова содержали знак «-», что было удивительно и естественно одновременно.
Недолго думая, я подсчитал количество таких слов и оказалось, что их — всего два. После чего удалил оба, ведь на результате это почти не скажется. На помощь мне родилась эта функция:
Поэтому я принял решение не мудрить и заменить единички на закодированные слова. Для этого написал функцию:
И, конечно, нужен был большой цикл, который пройдёт по всем словам, найдёт слова-перевёртыши и сохранит результат. Вот он:
Вы могли заметить, что в параметрах функции стоит «min_len=0». Он будет нужен в будущем. Ибо особенностью этого Датасета был «странный» набор слов. Таких как: «аа», «aah» и подобные сочетания. Именно они дали первый результат — 660 слов-перевёртышей.
Поэтому пришлось поставить ограничение в пять минимум пять символов, чтобы слова были приятны глазу и похожи на существующие.
Да, десять слов-перевёртышей нашлись благодаря алгоритму. Моё любимое сочетание:
primero [Первый] → sulphur [Сера]. Большинство других пар Google-переводчик не распознаёт.
На этом этапе я частично погасил жажду познания. Но впереди остались вопросы типа: «А что же с другими N?»
И с помощью данной функции я нашёл ответ:
Цикл закончил работу за 10–15 секунд. Осталось только посмотреть результаты. Но, как я считаю — всё интереснее, когда есть график. А вот финальная функция, которая покажет нам итог:
Ответы на вопросы в начале
— А что если я зашифрую слово с помощью «Цезаря», а на выходе получу существующее слово?
— Такое возможно, даже очень. Некоторые N дают намного бОльше слов, чем другие.
— Сколько таких слов «перевёртышей» есть?
— Зависит от N, минимальной длины и, конечно, от Датасета. В моём случае при N=3, минимальной длиной слова в 0 и в 5 — количество слов: 660 и 10 соответственно.
— И будет ли закономерность, если менять N?
— Как видно, да! Из графика (или тепловой карты) можно заметить, что цвета симметричны. И значения в матрице результатов говорят об этом. А ответ на вопрос «Почему так?» оставлю читателю.
Минусы этой работы
Для «Шифра Цезаря» А = 1. Кстати, у него больше нюансов, а значит — больше интересного.
Мой рабочий файл с результатом и списком слов-перевёртышей лежит в этом репозитории
Взлом шифра Цезаря частотным анализом
Каждая буква текста, заменяется на другую букву, которая находится в алфавите на определенном расстоянии от исходной влево или вправо.
Данное расстояние и направление влево или вправо, является ключом Шифра
Простым языком: если ключ равен «3 вправо», каждая буква «а» текста будет заменена на букву «г», буква «б», соответственно, на букву «д».
Данный шифр очень легко взломать, и он почти не используется на практике.
Достаточно попросить программу вывести все варианты сдвига, для всех ключей, коих довольно малое количество (с учетом их пересечений), а затем самому найти вариант непохожий на белиберду.
Но, согласитесь, это для слабаков 🙂
Давайте поступим хитрее и применим частотный анализ.
Простым языком: если вы возьмете томик «Война и Мир», а затем посчитаете количество всех букв «ж» в книге, потом отнормируете значение на 100 относительно числа всех букв книги, вы получите число, приблизительно равное
0,94. Подобные значения рассчитаны для каждой буквы многих алфавитов.
В русском языке наиболее часто встречающейся буквой, с точки зрения статистики, является буква «о», с частотой 10,983.
В чем заключается суть работы нижеприведенной программы:
1) Запрашиваем исходный текст
2) Находим средние частоты появления каждой буквы
3) Находим букву с наибольшей частотой (например «г»)
4) Априорно считаем эту букву буквой «о»
5) Зная местоположения в алфавите букв «о» и «г» определить величину и направление сдвига не составит труда
6) Расшифровываем текст, используя полученный ключ
А теперь вопрос к знатокам:
Что если каждой букве соответствует свой уникальный ключ (полученные буквы после шифрования не могут совпасть).
Применение частотного анализа будет затруднено в связи с близкими частотами многих букв.
Прикрутить морфемный анализ?
Аллах подарил вам нормальные языки, зачем мистер Андерсон, зачем вы продолжаете писать на паскале?
Римские додэкаэдры?
И почему-то сразу вспомнился другой пост, в котором описывались древнегреческие способы наматывания верёвочек и ленточек:
12 уникальных граней и 20 таких же уникальных углов?!
Все «игрушки» разных размеров?
Да это же додекаэдр «Энея»!
Гибрид шифровальной кости, диска Энея и линейки Энея!
Вот здесь про них подробно:
Как?! Как дремучим древним римлянам удавалось скрывать этот секрет до сих?!
PS: Пригласите кто-нибудь сюда армейского шифровальщика. Может окажется, что им это давно уже преподавали на первых уроках?
PPS: Также, интересно узнать места находок додекаэдров и сопровождающие их предметы. И, конечно, важно существование додекаэдров-двойников. Находили ли их? Находили ли в одном месте?
Немножко про современное шифрование
История криптографии: от стеганографии до сложных алгоритмов. Часть 3
Из прошлой части мы выяснили, что полиалфавитный шифр – это последовательность многих моноалфавитных шифров. И одним из наиболее известных полиалфавитов является шифр Виженера. В нём для зашифровывания текста используется какое-либо слово (фраза, текст), и стойкость итогового сообщения зависит исключительно от длины ключа. Приведём пример использования этого шифра:
В качестве примера возьмём кодовое слово – КАРТА, а текст:
Был яркий холодный апрельский день.
Первым делом необходимо убрать все пунктуационные знаки и пробелы в предложении, после удаления должен получиться такой текст:
После, к каждой букве текста мы сопоставляем каждую букву нашего ключа:
Сам шифротекст мы получаем путём поочерёдной замены каждой буквы в тексте. Буква «К» является двенадцатой по счёту в алфавите, и под ней находящаяся буква «Б» является второй буквой по счёту. Зашифрованный символ – номер буквы их суммы (12+2=14, буква «М» – четырнадцатая по счёту).
И после всех действий из данного текста мы получаем полностью нечитабельный текст, который к тому же не поддаётся привычному частотному анализу и не очень лёгок во взломе.
Для удобства можно использовать квадрат Виженера, где показаны все варианты смещения.
К сожалению, такой способ оказался не очень удобным для криптографов, несмотря на поразительную стойкость для того времени, ведь главный недостаток такого способа – это критично медленная скорость шифровки и дешифровки сообщений.
Всё это привело к тому, что криптоаналитики начали искать некий компромисс, между стойкостью шифра и его простотой в использовании.
Для военной связи требовались скорость и простота, а в дипломатических учреждениях ежедневно отправляли и получали сотни сообщений, поэтому время имело существенное значение.
Именно этот шифр и стал тем компромиссом между стойкостью и простотой. Основной идеей омофонического шифра было использование нескольких символов (цифр, иероглифов) для одной буквы, чтобы не допустить нахождения самого частовстречающегося символа и проведения дальнейшего анализа текста. К примеру частота появлений буквы «О» в русском тексте составляется 9-11%, а это значит, что для этой буквы будет около 9-11 разных символов.
В итогом сообщении, нам необходимо добиться равного распределения всех символов, чтобы они имели одинаковую частоту появлений в тексте (примерно 1-2%)
Вариант использования омофонического шифра:
Необходимо зашифровать слово АНАНАС, в этом слове есть несколько повторяющихся букв, и будет показан принцип поочерёдной замены. Для этого воспользуемся таблицей сверху, где первая строчка показывает частоту появлений буквы в обычном тексте, и ниже приведены варианты её замены. Чем чаще встречается буква, тем больше вариаций необходимо.
125 (А) 336 (Н) 854 (А) 905 (Н) 981 (А) 291 (С)
Каждый раз, когда начинает повторяться буква, необходимо брать следующее значение из таблицы. После всех преобразований получился набор чисел, который не имеет одинаковых значений:
125 336 854 905 981 291
Однако, если этот шифр и скрывает частоту появлений букв, то он не скрывает особенности языка. Каждая буква в тексте связана определённым образом с другими буквами, например в английском языке после «Q» всегда идёт «U» (кроме названий объектов, имён и т.д.), и по такой цепочке можно постепенно начать расшифровывать весь текст.
Хотя омофонический шифр можно взломать, но он гораздо более надежен, чем простой одноалфавитный шифр.
Антуан и Бонавентур Россиньоли – выдающиеся французские криптографы, служившие Людовику XIII и Людовику XIV, и авторы «Великого шифра» – одного из самых сложных для дешифровки и криптоанализа шифра, со множеством «ловушек». «Великий шифр» использовался исключительно для передачи самых секретных сообщений, планов, замыслов и многих других политических деталей.
К сожалению, после смерти авторов, такой шифр перестал использоваться, так как все сведения для расшифровки были утеряны, но его надёжность и стойкость смогла противостоять усилиям всех криптографов и криптоаналитиков ещё два столетия. За основу шифра Антуан и Бонавентур взяли омофонический шифр, но вместо 10-20 вариантов, Россиньоли использовали тысячи чисел, многие из которых были «ловушками» или пустышками. Только 587 чисел были уникальными и несли какую-либо информацию.
Однако абсолютная устойчивость не могла сохраняться долгое время, и уже в конце XIX века, выдающемуся французскому криптографу Этьену Базери за три года удалось взломать и прочесть содержимое «Великого шифра». Кроме этого, ему удалось узнать реальную историю человека в железной маске, настолько скрытую тайну, которая завораживала многих людей и вдохновляла поэтов, таких как Гюго и Дюма. И легенда, к которой было снято множество фильмов.
История криптографии: от стеганографии до сложных алгоритмов. Часть 2
Из прошлой части мы знаем, что шифр простой замены (моноалфавитный) очень ненадёжен, так как при его криптоанализе несложно найти самые частовстречающиеся буквы и вернуть сообщение в исходного состояние. Это привело к тому, что после нахождения такой уязвимости люди ещё долгое время не смогли найти достойную альтернативу такому шифру. Впоследствии различные математики вместо создания нового шифра начали укреплять старый. Делали они несколькими способами:
Совершать ошибки. Самый простой вариант укрепления шифра – написать его содержимое неправильно, тогда его анализ усложняется в зависимости от степени ошибочного написания слов;
Использовать пустые знаки. Заменить каждую букву алфавита на случайные числа от 1 до 99. При таком способе 66 (73 при латинском алфавите ) из 99 чисел являются пустыми и не несут в себе никакого смысла. В зашифрованном тексте такие «пустышки» могут находиться в любых местах и при этом не искажают информацию сообщения;
Использовать кодовые символы. Суть метода заключается в присвоении какому-либо символу определённого значения (слово).
Пример использования кодовых символов:
Серьёзный прорыв в криптографии
Очень значимым прорывом в криптографии после Аль-Кинди сделал итальянский учёный – Леон Баттиста Альберти. В своей работе «Трактат о шифрах» он ввёл определение полиалфавитного шифра, на основе которого другие учёные создавали свои шифры. Основная идея полиалфавитного шифра – это использование нескольких шифров простой замены поочерёдно. Для примера возьмём слово «Информация» и два произвольных шифра. Представим для начала в виде картинки для большего понимания происходящего:
Итак, из слова «Информация» мы получили:
Используя способ, который только что был показан, можно намного усложнить задачу криптоаналитикам в дешифровке таких сообщений. Чем больше используется таких уникальных шифров в тексте, тем более сложным в разгадке он становится. В идеале можно достичь абсолютной устойчивости, если количество символов будет совпадать с количеством шифров. То есть на 100/1000/5000 символов текста будет 100/1000/5000 уникальных шифров, но к сожалению, добиться такого результата достаточно сложно, особенно в длинных письмах.
Самое устойчивое то сообщение, где для шифрования каждого символа использовался уникальный шифр.
Хотя значительный вклад в создание нового шифра внесли такие математики как Альберти, Тритемий, но он более известен как шифр Виженера, так как именно этот учёный довёл идею до конечного вида. Стойкость шифра Виженера состоит в том, что для зашифровывания сообщения в нем используются не один, а 26 различных шифроалфавитов. Более детально шифр будет разобран в следующей части.
История проигнорировала важный факт и назвала шифр именем Виженера, несмотря на то, что он ничего не сделал для его создания.
Во время Первой мировой войны, в 1917 году, перехват и дешифровка такой значимой телеграммы сыграли важную роль в дальнейшем развитии войны. В то же время в планы Германии не входило участие США в войне на стороне Антанты.
В телеграмме Циммермана Германия предлагала финансовую поддержку Мексике, если та начнёт наступление на Америку. Планировалось, что США будут заняты в этот момент войной с соседом и не будут ввязываться в войну в Европе, и в случае успеха Мексики, та получила бы утраченные ею территории.
Расшифровка этой телеграммы является одной из важнейших расшифровок в истории, которая значительно изменила дальнейший ход войны.
История криптографии: от стеганографии до сложных алгоритмов. Часть 1
Современное шифрование применяется практически во всех отраслях и ежеминутно нас окружает: в банковских транзакциях, при обмене сообщениями, отправке писем, во многих мессенджарах и интернет-протоколах. И в этой серии статей, посвящённой истории криптографии будет рассмотрен её прогресс от примитивных задумок до сложных установок вроде Энигмы или Лоренца.
С чего всё начиналось?
С момента появления письменности для человечества появилась новая задача – защитить любым образом её содержимое от посторонних людей и нежеланных лиц. За долгую историю криптографии было создано, улучшено и взломано большое количество разнообразных и очень хитрых шифров. Из-за неустойчивости некоторых из них было проиграно много битв и даже войн.
Для начала введём два термина, для полного понимания содержимого статьи:
Стеганография – наука, о способе тайной передачи сообщения, т.е. исходный текст остаётся неизменным, а прячется само письмо или его содержимое. (например письмо, написанное невидимыми чернилами).
В разных государствах практиковался разный метод сокрытия сообщения, например в древнем Китае практиковался такой метод:
Для начала писалось какое-либо сообщение на тонком куске шёлковой ткани, которая затем сворачивалась в крохотный шарик и покрывалась воском. После этот восковой шарик проглатывался и даже при тщательном досмотре было невозможным найти сообщение с текстом.
Другим, более современным вариантом вариантом использования стеганографии являются микроточки, – способ, которым пользовалась Германия во время Второй мировой войны. Микроточки – изображения, которые были уменьшены и сжаты до размеров типографской точки, которые приклеивались к письмам, а именно на место расположения обычных точек, были практически незаметными.
Криптография – наука о способе безопасного общения и обмена информации в присутствии третьих сторон.
Симметричное шифрование – способ шифрования, где для шифрования и расшифровывания какой-либо информации используется один и тот же ключ. Был незаменимым типом шифрования информации до прихода асимметричного, в 70-х годах XX века.
Все шифры до середины XX века назывались симметричными и были незаменимы (до компьютеризации).
Самым примитивным и простым способом шифрования, с использованием симметричного шифра — это таблица со столбцами.
Пример такого способа (читать сверху вниз):
После занесения текста в таблицу мы получаем сообщение такого содержания:
КДВЕАПЕОУАРЁРТДР ЕТИ! ОПД В
Для его расшифровки нам надо знать лишь число столбцов, в нашем случае это число 7. Конечно, такой способ очень легко взломать самым простым перебором вариантов. Поэтому этот метод долго не продержался и люди начали улучшать его разными способами, например вместо количества столбцов стали использовать слова и менять каждую букву в слове относительно буквы ключа – и этот способ назвали полиалфавитным шифром, в часности шифром Виженера (который, к слову был ошибочно приписан ему, в действительности им пользовались задолго до Виженера).
Индекс возле каждой буквы — номер её расположения в алфавите. Для получения шифротекста нам необходимо сложить номер буквы ключа с номером буквы текста. Например буква получилась в результате «Ф» – 16+6=22, «Д» – 5+13=18, так как в алфавите 33 буквы, то при превышении этого числа следует начинать с начала. «Г» – 12+25-33=4.
Взлом (криптоанализ) простых шифров
Почти всё первое тысячелетие использовался только шифр простой замены букв. Он считался «невзламываемым», ведь считалось, что он имеет миллиарды и миллиарды возможных значений для каждой буквы. Однако, арабский математик Аль-Кинди в IX веке смог найти достаточно простое и очень эффективное решение. Аль-Кинди в своих трудах описал способ дешифровки:
Один из способов прочесть зашифрованное сообщение, если мы знаем язык, на котором оно написано, — это взять другой незашифрованный текст на том же языке, размером на страницу или около того, и затем подсчитать появление в нем каждой из букв. Назовем наиболее частовстречающуюся букву «первой», букву, которая по частоте появления стоит на втором месте, назовем «вторая», букву, которая по частоте появления стоит на третьем месте, назовем «третья» и так далее, пока не будут сочтены все различные буквы в незашифрованном тексте.
Затем посмотрим на зашифрованный текст, который мы хотим прочитать,и таким же способом проведем сортировку его символов. Найдем наиболее часто встречающийся символ и заменим его «первой» буквой незашифрованного текста, второй по частоте появления символ заменим «второй» буквой^ третий по частоте появления символ заменим«третьей» буквой и так далее, пока не будут заменены все символы зашифрованного сообщения, которое мы хотим дешифровать.
Это было настоящим прорывом в области криптоанализа за время его существования. Люди не сразу смогли придумать замену такому устоявшемуся методу.
Как видно из способа Аль-Кинди, то основным методом взлома простых шифров является частотный анализ. Он представляет собой изучение частоты букв или групп букв в зашифрованном тексте. Например самой частоиспользуемой буквой в русском языке является «О», после «Е» и «А». Помимо поиска отдельных букв можно искать сразу их сочетание между собой:
Это самые распространённые сочетания букв, в больших объёмах текста такое правило будет работать и при простом шифровании выявить закономерность очень просто (с маленькими предложениями или небольшой группой слов будет сложнее).
Все шифры, которые используют метод простой замены букв – называются моноалфитными шифрами и именно они легли в основу полиалфавитного способа.
Пример частоты использования букв и их расположения в слове:
В конце XVI века, королева Шотландии – Мария Стюарт всё ещё оставалась претенденткой на английский престол. После неудачи и бегства с Шотландии, Мария планировала сместить с престола королеву Елизавету I. Мария Стюарт вела тайную переписку с Энтони Бабингтоном, где обсуждался план убийства королевы и освобождения из заключения. Хоть Мария и шифровала свои сообщения моноалфавитным шифром (невзламываемым на тот момент), все её сообщения были успешно дешифрованы и переданы в руки английской королевы. После обнародования её сообщений она предстала перед судом и была приговорена к смертной казни.
Старинные методы шифрования.
Сегодня хотелось бы рассказать о некоторых старинных методах шифровки. О том, как наши предки скрывали послания от лишних глаз.
Не считая древнеегипетских иероглифов, которые принято считать древнейшим способом криптографии (науки о методах обеспечения конфиденциальности и целостности данных), атбаш является одним из первых методов шифровки. Является простым шифром подстановки для алфавитного письма. Правило шифрования состоит в замене i-й буквы алфавита буквой с номером n-i+1, где n — число букв в алфавите. Ниже даны примеры для латинского, русского и еврейского алфавитов:
Простой в использовании, но и такой же простой в дешифровке.
Скитала, также известная как «шифр древней Спарты», также является одним из древнейших известных криптографических устройств.
Бесспорно известно, что скитала использовалась в войне Спарты против Афин в конце V века до н. э. Возможно также, что её упоминают поэты Архилох (VII век до н. э.) и Пиндар, хотя вероятнее, что в их стихах слово «скитала» использовано в своём первичном значении «посох».
Принцип её действия изложили Аполлоний Родосский (середина III века до н. э.) и Плутарх (около 45—125 н. э.), но сохранилось лишь описание последнего.
Скитала представляла собой длинный стержень, на который наматывалась лента из пергамента (или две абсолютно идентичные палки (одна давалась полководцу, вторая оставалась у Совета) с наматываемой корой). На ленту наносился текст вдоль оси скиталы, так, что после разматывания текст становился нечитаемым. Для его восстановления требовалась скитала такого же диаметра.
Считается, что автором способа взлома шифра скиталы является Аристотель, который наматывал ленту на конусообразную палку до тех пор, пока не появлялись читаемые куски текста.
Тоже так себе способ.
А теперь немного расскажу о талантливейшем полководце и выдумщике шифров.
Эней Тактик был одним из самых ранних греческих авторов, писавший об искусстве войны. По видимому он был политическим деятелем и полководцем Аркадийского союза. Происходил из Стимфала.
Согласно Элиану Тактику и Полибию, он написал много трактатов (лат. Hypomnemata) по этой теме. Единственный сохранившийся доныне «Как выжить в осаде» (греч. Περὶ τοῦ πῶς χρὴ). Работа в основном ценна большим количеством исторических иллюстраций. Также в работе содержится описание «книжного шифра» —
передачи информации с помощью малозаметных пометок в тексте книги или документа, например, игольных дырок, проставленных рядом с буквами, которые в сумме образуют исходный текст секретного сообщения.
Данный метод не является шифрованием и относится к стеганографии (способ передачи или хранения информации с учётом сохранения в тайне самого факта такой передачи или хранения).
Криптографический инструмент для защиты информации, придуманный Энеем Тактиком в IV веке до н. э. Устройство представляло собой диск диаметром 13—15 см и толщиной 1—2 см с проделанными в нём отверстиями, количество которых равнялось числу букв в алфавите. Каждому отверстию ставилась в соответствие конкретная буква. В центре диска находилась катушка с намотанной на неё ниткой.
Механизм шифрования был очень прост. Для того, чтобы зашифровать послание, необходимо было поочерёдно протягивать свободный конец нити через отверстия, обозначающие буквы исходного незашифрованного сообщения. В итоге, сам диск, с продетой в его отверстия ниткой, и являлся зашифрованным посланием.
Получатель сообщения последовательно вытягивал нить из каждого отверстия, тем самым получал последовательность букв. Но эта последовательность являлась обратной по отношению к исходному сообщению, то есть он читал сообщение наоборот. Допустим исходное сообщение было «Αινειας» (Эней), тогда после дешифрования получатель видел перед собой «ςαιενια». Чтобы прочитать полученное сообщение, требовалось просто читать с конца.
У данного вида защиты информации был один существенный недостаток. Зашифрованное сообщение было доступно к прочтению любому, кто смог завладеть диском (если он, конечно, вообще понимал что это такое, а не какая то деревяшка с нитками). Так как сообщение предавали обычные гонцы, а не воины, Эней предусмотрел возможность быстрого уничтожения передаваемой информации. Для этого было достаточно вытянуть всю нить за один из её концов, либо сломать диск, просто наступив на него. Обычно он ломался в местах шифрующих отверстий, как следствие продетая в них нить спутывалась и прочесть сообщение было невозможно.
Ради Бога простите за изображение, но лучше не нашёл!
Оригинальный шифр замены, основанный на идее Энея. Является усовершенствованной формой диска, который, как мы видели вызывал мало доверия. Один из первых действительно криптографических инструментов, используемый в передаче сообщений, которые представляли особую важность и не должны были быть прочитаны посторонними людьми.
В криптографии линейка Энея представляла собой устройство, имеющее отверстия, количество которых равнялось количеству букв алфавита. Каждое отверстие обозначалось своей буквой; буквы по отверстиям располагались в произвольном порядке. К линейке была прикреплена катушка с намотанной на неё ниткой. Рядом с катушкой имелась прорезь.
При шифровании нить протягивается через начальную прорезь, а затем закручивается до отверстия, соответствующей первой букве шифруемого текста, при этом на нити завязывался узелок в месте прохождения её через отверстие; затем нить возвращалась в прорезь и аналогично зашифровывался весь текст. После окончания шифрования нить извлекалась и передавалась получателю сообщения.
Получатель имея идентичную линейку, протягивал нить через прорезь до отверстий, определяемых узлами, и восстанавливал исходный текст по буквам отверстий. Такой шифр является одним из примеров шифра замены: когда буквы заменяются на расстояния между узелками с учетом прохождения через прорезь.
Ключом шифра являлся порядок расположения букв по отверстиям в линейке. Посторонний, получивший нить (даже имея линейку, но без нанесенных на ней букв, которые могли быть и вразброс), не сможет прочитать передаваемое сообщение.
Без линейки и осведомлённости о расположении букв практически невозможно воссоздать исходное сообщение. К тому же, в случае захвата в плен, нить с сообщением легко уничтожается. В отличии от него, метод шифрования диском Энея предполагает передачу и шифртекст, и ключ к нему, что значительно упрощает расшифровку сообщения.
Поскольку во времена Энея тактики криптоанализа не существовала, техника шифровки линейкой Энея стала первым, не взламываемым криптографическим инструментом.
Стоит упомянуть, что похожие узелковые письма не предназначались для сокрытия информации, а служили в качестве письменности для древних народов.
Или шахматная доска Полибия — оригинальный код простой замены, одна из древнейших систем кодирования, предложенная Полибием (греческий историк, полководец, государственный деятель, III век до н. э.). Данный вид кодирования изначально применялся для греческого алфавита, но затем был распространен на другие языки.
Несмотря на то, что квадрат изначально создавался для кодирования, с его помощью можно успешно шифровать. Для того, чтобы зашифровать текст квадратом Полибия, нужно сделать несколько шагов:
Шаг 1: Формирование таблицы шифрования
К каждому языку отдельно составляется таблица шифрования с одинаковым (не обязательно) количеством пронумерованных строк и столбцов, параметры которой зависят от его мощности (количества букв в алфавите). Берутся два целых числа, произведение которых ближе всего к количеству букв в языке — получаем нужное число строк и столбцов. Затем вписываем в таблицу все буквы алфавита подряд — по одной в каждую клетку. При нехватке клеток можно вписать в одну две буквы (редко употребляющиеся или схожие по употреблению).
Шаг 2: Принцип шифрования
Зашифруем слово «SOMETEXT»:
Для шифрования на квадрате находили букву текста и вставляли в шифровку нижнюю от неё в том же столбце. Если буква была в нижней строке, то брали верхнюю из того же столбца.
Сообщение преобразуется в координаты по квадрату Полибия, координаты записываются вертикально:
Усложнённый вариант, который заключается в следующем: полученный первичный шифротекст шифруется вторично. При этом он выписывается без разбиения на пары:
Полученная последовательность цифр сдвигается циклически влево на один шаг (нечетное количество шагов):
Эта последовательность вновь разбивается в группы по два:
42 54 53 44 33 14 15 43
и по таблице заменяется на окончательный шифротекст:
На первый взгляд шифр кажется очень нестойким, но для его реальной оценки следует учитывать два фактора:
-возможность заполнить квадрат Полибия буквами произвольно, а не только строго по алфавиту;
-возможность периодически заменять квадраты.
Тогда анализ предыдущих сообщений ничего не дает, так как к моменту раскрытия шифра он может быть заменен.
Буквы могут вписываться в таблицу в произвольном порядке — заполнение таблицы в этом случае и является ключом. Для латинского алфавита в первую клетку можно вписать одну из 25 букв, во вторую — одну из 24, в третью — одну из 23 и т. д. Получаем максимальное количество ключей для шифра на таблице латинского алфавита:
N=25*24*23*. *2*1=. эм. дофигалион вариантов (для русского ещё больше, а уж для китайского. )
Соответственно для дешифрования сообщения потребуется не только знание алфавита, но и ключа, с помощью которого составлялась таблица шифрования. Но произвольный порядок букв тяжело запомнить, поэтому пользователю шифра необходимо постоянно иметь при себе ключ — квадрат. Появляется опасность тайного ознакомления с ключом посторонних лиц. В качестве компромиссного решения был предложен ключ — пароль. Пароль выписывается без повторов букв в квадрат; в оставшиеся клетки в алфавитном порядке выписываются буквы алфавита, отсутствующие в пароле.
Впрочем, для нынешних техник криптоанализа шифр относительно простой и тем он проще, чем длиннее текст. Известнейшим примером неустойчивости подобного шифра является рассказ Артура Конан Дойля «Пляшущие человечки».
Также известный как шифр сдвига, код Цезаря или сдвиг Цезаря — один из самых простых и наиболее широко известных методов шифрования.
Шифр Цезаря — это вид шифра подстановки, в котором каждый символ в открытом тексте заменяется символом, находящимся на некотором постоянном числе позиций левее или правее него в алфавите. Например, в шифре со сдвигом вправо на 3, А была бы заменена на Г, Б станет Д, и так далее.
Шифр назван в честь римского императора Гая Юлия Цезаря, использовавшего его для секретной переписки со своими генералами.
Как и все моноалфавитные шифры, шифр Цезаря легко взламывается и не имеет почти никакого применения на практике.
Сэр Джон высоко ценит Вас и снова повторяет, что все, что доступно ему, теперь ваше, навсегда. Может ли он заслужить прощение за свои прежние промедления посредством своего обаяния.
В мае Испания направит свои корабли на войну.
Инструмент шифрования и дешифрования, представляющий собой специальную прямоугольную (в частном случае — квадратную) таблицу-карточку, часть ячеек которой вырезана.
В 1550 году Джероламо Кардано (1501—1576) предложил простую решётку для шифрования сообщений. Он планировал маскировать сообщения под обычное послание, так что в целом они не были полностью похожи на шифрованные. Такое замаскированное сообщение считается примером стеганографии.
Известно, что кардинал Ришельё (1585—1642) был приверженцем решётки Кардано и использовал её в личной и деловой переписке. Образованные жители Европы XVII века были знакомы с игрой слов в литературе, в том числе с акростихом, анаграммой и шифрами.
Решетка содержит отверстия для отдельных символов, а сообщение заполняется набором букв или цифр и представляет собой, очевидно, криптограмму, в то время как Кардано намеревался сделать стеганограмму.
Одна из разновидностей решётки Кардано — вращающаяся решётка или сетка, в основе которой лежит шахматная доска, которая использовалась в конце XVI века. Вращающаяся решётка снова появилась в более сложной форме в конце XIX века, но к этому времени какая-либо связь с Кардано осталась только в названии.
Когда зашифрованное решёткой Кардано произвольной формы сообщение составлено плохо, оно выделяется неестественным языком и постоянно меняющимся стилем. Специалист может попытаться восстановить решётку, если у него имеется несколько экземпляров подозрительных сообщений из переписки. Когда сообщение зашифровано хорошо, его трудно выявить. Даже если специалист считает сообщение подозрительным, зашифрованный текст может содержать любая невинная буква. Поэтому на практике единственное решение — это получить саму решётку.
Чтобы прочитать зашифрованное сообщение, необходимо наложить решётку Кардано на текст нужное число раз и прочитать буквы, расположенные в вырезанных ячейках.
Метод является медленным и в случае шифрования решёткой произвольной формы требует наличия литературных навыков. Но самое главное, что любой шифровальный аппарат может быть утерян, украден или конфискован. Таким образом, потерять одну решётку — значит потерять всю секретную переписку, шифровавшуюся с помощью этой решётки.
Решётка Кардано в своём первоначальном виде более является источником литературного, нежели криптографического интереса. Например, рукопись Войнича, которая могла быть поддельной шифровкой XVI века, возможно, была построена с помощью решётки Кардано, примененной для того, чтобы составить псевдослучайную бессмыслицу из ранее существовавшего текста.
Подписывайтесь, с нами Вы узнаете много разных интересных и познавательных фактов о мировой истории.