Таблата Вигенер. Методът на полиалфабетно шифроване на азбучен текст

В тази статия ще разгледаме таблицата Vigenère за руската азбука, а именно нейната значимост в развитието. Ще се запознаем с терминологията, историческите факти. Ние ще проучим декодирането и неговите методи, както и много други неща, които в крайна сметка ще ни позволят ясно да дефинираме концепцията на таблицата Vigenère.

въведение

Има концепцията за "криптиране на информацията" - това е определен механизъм за тълкуване на информацията в друга форма, която може да се научи само чрез познаването на начина, по който тя се декодира.

Кодът на Vigenère е един от методите на полиалфабетен метод за криптиране на информация, като прави промени в азбучния текст, който може да бъде прочетен само чрез познаване на ключовете. Тази мулти-азбучна подмяна не беше изобретана веднага. Първият учен, който описва този метод, е J. Battista Bellazo. Той направи това на страниците на книгата La cifra del. Sig. през 1553 г., но методът е кръстен на Б. Вигенер, дипломат от Франция. Методологията му е доста проста за разбиране и изпълнение. И също така е недостъпен за конвенционалните средства за криптолиза.

Исторически данни

Л. Алберти, известен специалист в областта на архитектурата и философията, предвиждал през 1466 г. проверка и оценка на трактата, съдържаща информация за кодирането, той бил изпратен в кабинета на папата. Информацията разказа за различните начини за изпълнение на това действие. Крайният резултат от работата му бе представен в лично развития метод за кодиране на данни, който той нарече "шифър, достоен за царе". Този механизъм на криптиране е мулти-азбучна структура, която формира криптиращия диск. Изобретението на печатното устройство в Германия през 1518 г. даде ново пространство за развитието на криптографията.

През 1553 г. е направена друга стъпка, която позволява тази област на човешката дейност да се развива. Това беше извършено от Дж. Белазо. Той нарече своята работа "Сенора Белазо". Тук като ключ използва фраза или една дума, която служи като парола. В бъдеще тези идеи бяха преобразувани от сънародник Bellazo, а именно JB Port. Основната промяна беше предложението да се откаже стандартното подреждане на азбучния ред в първата реда на таблицата и следователно преходът към поръчка, взета от произволни теми, които могат да се използват като ключ, необходим за декриптиране. В съответствие с уроците на криптографията редиците от таблици запазиха предишния цикъл на смени. Книгата "За тайна кореспонденция", издадена от Портата, включваше информация за цифровия шифър.

В средата на 16-ти век, Италия. Тук имаше книжно издание на работата на Дж. Кардано, насочено към отразяване на иновациите в криптографските идеи. Например, понятието "кардано решетка" се появи.

След като Блейз се запознава с работата на Белазо, Кардано и други мислители, той се интересува и от криптографията. В бъдеще той създава шифър Вигенера. Друга значителна работа е писането на трактат за шифрите. В него авторът се опитва да обясни основите на кибернетичната криптография.

Таблицата Vigenera и методите за кодиране на данните, получени в резултат на използването й, бяха изключително устойчиви на хакване на "ръчния" тип. Специалистът по математика и писател Л. Карол даде тази система на шифъра като "нечуплив", който той изрази в статия за "азбучния шифър", публикувана през 1868 г.

След 59 години една от американските списания говори за метода на полиалфабетно криптиране на азбучния текст, изобретен от Вигенер, както и по-рано на Карол. Въпреки това през XIX век е разработен методът Casiska, който позволява да се опровергаят тези твърдения, като се наруши шифрираната система.

Гилбърт Вернам направи опит да подобри хакерския код, но дори и с подобренията си, той остана нестабилен за криптонализа. В бъдеще самият Вернам създаде система, която не може да бъде декодирана.

Обща информация

Таблицата Vigenera за английската азбука има много различни форми на тълкуване в начините на експлоатация. Например, шифърът на Цезар приема съществуването на азбучен преход към определен брой позиции. Например, преместването на три букви би означавало, че буквата А ще стане D, а Б ще се превърне в Е. Шифърът, създаден от Visioner, се формира от поредица от последователни няколко Cesar шифрирани системи. Тук всяка промяна може да има различна стойност. Процесът на кодиране може да включва използването на специални азбучни таблетки или квадратчета (таблици) на Vigenère. За латинската азбука са създадени двадесет и шест знака, а всяка следваща линия в тях е преместена на няколко позиции. Символът на думата, служещ като ключ, определя избора на използваната азбука.

разчитам

С помощта на метод за кодиране Вигенера "замъчва" от общата характеристика на честотата на повтаряне на символите в източника. Остават обаче елементи, чийто вид в текста се възпроизвежда редовно. Основната слабост на това кодиране е повторението на ключовете. Това ни позволява да изградим процес на криптанелиза, състоящ се от два етапа:

1. Определете продължителността на паролата. Това се прави чрез анализиране на честотата на разпространение на различни текстове. С други думи, източник на зареждане с кода, където всеки втори писмо е част от кода, а след това с помощта на трето и така нататък. D. Ако успя да стигне до точката, където честотното разпределение е прекалено голяма разлика в единство, то е възможно да се определи дължината на думата, използвана в качеството на ключа.
2. Използването на cryptanalysis означава, че е общият брой на цезаровите шифри, които могат лесно да се разпаднат, като се разглеждат отделно един от друг.

Дължината се определя от тестовете на Kasiski и Friedman.

Хукър Мода

Първият, който би могъл да разработи алгоритъм за хакерски криптографски метод на Вигенър, беше C. Bebbage. Като стимул той използва информацията, получена по време на размяната на писма с J. Twits, където твърди, че е успял да разработи нова кодираща система. Чарлз Бабъдж доказва на своя събеседник обратното, като го отвежда към конкретния случай на творбите на Вигнер. След това Tweiss посъветвал Чарлз да пробие източника. Дешифрирането на текста всъщност скрива думите на стихотворението на А. Тенисън, а ключовата дума е името на жена му, Емили. Публикуването на откритието не се случи по молба на самия крадец. Същият алгоритъм беше открит от офицер от армията на Прусия Фридрих Вилхелм Каск, след когото той беше назован.

Идеята се основава на метода на периодичния ключов поток. Естествената форма на езика също съдържа комбинации от букви, които често могат да се повтарят и да се наричат ​​bigrams и trigrams. Тяхната честота на повторение дава възможност да се появи, че ще помогне да се определи ключът за декриптиране. Разстоянието, което лежи между повтарянето на определени структури, трябва да съответства на множеството от дължината на лозунга. Чрез изчисляване на най-голямата обща продължителност на всяко такова разстояние може да се получи работна хипотеза за дължината на ключа.

Капа тест

Друг начин за декодиране на таблицата Vigenère и кодирането, което следва от нея, може да се счита за тест, създаден от V. Friedman. Този метод е разработен през 1920 г. Тук се използва концепцията за съвпадение на индекса, която би могла да измери честотата на повтаряне на специфични знаци, което би позволило да се извърши хакване на шифриращата система. Знаейки, че произволно избраните знаци може да съвпадат с шанс от приблизително 0,067% (за английски), можете също да определите вероятността от тяхното съвпадение в текста. Това ви позволява да създадете прогноза за дължината на ключа.

Честотен анализ

След като можете да определите размера на дължината на клавиша, можете да започнете да въвеждате текста в различни колони, в които те ще съответстват на всеки символ на клавиша. Всички колони се оформят поради оригиналния текст, кодиран с помощта на шифъра на Цезар. И ключът към този метод на кодиране е един речещ елемент за системата Vigenera. Използвайки инструментите, които ви позволяват да пробиете шифрите на Цезар, като по този начин дешифрирате напълно текста.

Подобрената форма на теста Kasiski, известна като метода Kirchhoff, се основава на сравняване на появата на честоти с определени символи във всяка колона. Благодарение на тях честотата на повторение на символите се сравнява в изходните текстове. Как да използвате масата Vigenere, знаейки всички ключови символи, криптоанализаторът става ясен и няма да бъде трудно да го прочетете в окончателния процес на декриптиране. Средствата по метода Kirchhoff не са приложими в случаите, когато тази решетка на букви е бъркана. Това означава, че има отклонение от стандартната последователност от букви в азбуката. Важно е обаче да се знае, че тестът за съвпадение е все още сравним с метода на Kasiski, така че с тяхна помощ може да се определи дължината на ключовете за конкретни случаи.

променливост

Една азбучна система може да се основава на различни други квадрати, които са много малко и са лесни за запомняне. Приложимо на равна нога с площада Вигенер. Към известните аналогии може да се припише квадрат, наречен в чест на адмирал Ф. Боуфорд. Това е линия на масата Vigenère, но насочена в обратната посока. Сър Франсис Бофор е човекът, създал скалата за определяне на скоростта на ветровете.

Обобщение

Пример за таблицата Вигениер може да се види на фигурата по-долу.

С общи данни за този метод на криптиране, нейната история, развитие и връзки с различни учени, методи за разшифроване, плюсовете и минусите, сега са в състояние ясно да се дефинира понятието като специален начин за трансформиране на информация от една форма в друга, за да се скрие на необработените данни от конкретна брой на лицата. Способността да се кодират съобщения е важен стратегически компонент на всички човешки войни.