Шифр с автоключом

Шифр с автоключом (также известный как шифр автоклава ) — это шифр , который включает сообщение ( открытый текст ) в ключ . Ключ генерируется из сообщения каким-то автоматическим способом, иногда путем выбора определенных букв из текста или, что чаще, путем добавления короткого стартового ключа в начале сообщения.

Существует две формы шифра с автоматическим ключом: шифры с автоматическим ключом и с автоматическим ключом шифры . Шифр с ключом и автоключом использует предыдущие элементы потока ключей для определения следующего элемента в потоке ключей. Text-autokey использует текст предыдущего сообщения для определения следующего элемента в ключевом потоке.

История

Этот шифр был изобретен в 1586 году Блезом де Виженером с обратной таблицей из десяти алфавитов. В версии Виженера в качестве основы использовалась согласованная буква алфавита, а ключ составлялся путем записи этой буквы, а затем остальной части сообщения. ^[1]

В более популярных автоклавишах используется прямая таблица , квадрат с 26 копиями алфавита, первая строка начинается с «A», следующая строка начинается с «B» и т. д. Вместо одной буквы используется короткое согласованное ключевое слово. , а ключ генерируется путем записи буквенного обозначения, а затем остальной части сообщения, как в версии Виженера. Для шифрования открытого текста располагаются строка с первой буквой сообщения и столбец с первой буквой ключа. Буква, в которой пересекаются строка и столбец, является буквой зашифрованного текста.

Метод

Шифр с автоматическим ключом, используемый членами Американской ассоциации криптограмм , начинается с относительно короткого ключевого слова, праймера , и добавляет к нему сообщение. Например, если ключевое слово QUEENLY и сообщение attack at dawn, тогда ключ будет QUEENLYATTACKATDAWN. ^[2]

Plaintext:  attackatdawn
Key:        QUEENLYATTACKATDAWN
Ciphertext: QNXEPVYTWTWP

Таким образом, зашифрованное сообщение будет «QNXEPVYTWTWP».

Чтобы расшифровать сообщение, получатель должен был начать с записи согласованного ключевого слова.

QNXEPVYTWTWP
QUEENLY

Тогда будет взята первая буква ключа Q, и эта строка будет найдена в прямой таблице. Этот столбец для первой буквы зашифрованного текста будет просмотрен, в данном случае также Q, и будет получена буква вверху, A. Теперь эта буква будет добавлена в конец ключа:

QNXEPVYTWTWP
QUEENLYA
a

Затем, поскольку следующая буква в ключе — U, а следующая буква в зашифрованном тексте — N, строка U просматривается, чтобы найти N и получить T:

QNXEPVYTWTWP
QUEENLYAT
at

Это продолжается до тех пор, пока весь ключ не будет восстановлен, и тогда праймер можно будет удалить с самого начала.

При использовании шифра с автоматическим ключом Виженера единственная ошибка в шифровании делает остальную часть сообщения неразборчивой. ^[3]

Криптоанализ

Шифры с автоматическим ключом несколько более безопасны, чем полиалфавитные шифры, в которых используются фиксированные ключи, поскольку ключ не повторяется в одном сообщении. Следовательно, такие методы, как исследование Касиски или анализ индекса совпадений , не будут работать с зашифрованным текстом, в отличие от аналогичных шифров, в которых используется один повторяющийся ключ. ^[3]

Однако важнейшим недостатком системы является то, что открытый текст является частью ключа. Это означает, что ключ, скорее всего, будет содержать общие слова в разных местах. Ключ можно атаковать, используя словарь общих слов, биграмм , триграмм и т. д., а также пытаясь расшифровать сообщение, перемещая это слово через ключ до тех пор, пока не появится потенциально читаемый текст.

Рассмотрим пример сообщения meet at the fountain зашифровано ключевым словом primer KILT: ^[4] Для начала автоключ будет создан путем размещения букваря в начале сообщения:

plaintext:  meetatthefountain
primer:     KILT
autokey:    KILTMEETATTHEFOUN

Затем сообщение шифруется с использованием ключа и алфавитов замены, здесь — прямая таблица:

plaintext:  meetatthefountain
key:        KILTMEETATTHEFOUN
ciphertext: WMPMMXXAEYHBRYOCA

Злоумышленник получает только зашифрованный текст и может атаковать текст, выбрав слово, которое может появиться в открытом тексте. В этом примере злоумышленник выбирает слово the как потенциальную часть исходного сообщения, а затем пытается его декодировать, помещая THE в каждом возможном месте ключа:

ciphertext: WMP MMX XAE YHB RYO CA 
key:        THE THE THE THE THE ..
plaintext:  dfl tft eta fax yrk ..

ciphertext: W MPM MXX AEY HBR YOC A
key:        . THE THE THE THE THE .
plaintext:  . tii tqt hxu oun fhy .

ciphertext: WM PMM XXA EYH BRY OCA
key:        .. THE THE THE THE THE
plaintext:  .. wfi eqw lrd iku vvw

В каждом случае результирующий открытый текст выглядит почти случайным, поскольку ключ не выровнен для большей части зашифрованного текста. Однако изучение результатов может указать на то, что расположение клавиш выровнено правильно. В этих случаях полученный расшифрованный текст потенциально является частью слова. В этом примере маловероятно, что dfl является началом исходного открытого текста, поэтому крайне маловероятно, что первые три буквы ключа THE. Изучая результаты, можно увидеть ряд фрагментов, которые, возможно, являются словами, а другие можно исключить. Затем фрагменты открытого текста можно отсортировать в порядке их вероятности:

unlikely ←——————————————————→ promising
eqw dfl tqt ... ... ... ... eta oun fax

В ключе также появится правильный фрагмент открытого текста, сдвинутый вправо на длину ключевого слова. Аналогично угаданный фрагмент ключа ( THE) также появляется в открытом тексте со сдвигом влево. Таким образом, угадывая длину ключевых слов (вероятно, от 3 до 12), можно выявить больше открытого текста и ключа.

Пробую это с oun, возможно, потратив некоторое время на остальных, приводит к следующему:

shift by 4:
ciphertext: WMPMMXXAEYHBRYOCA
key:        ......ETA.THE.OUN
plaintext:  ......the.oun.ain

shift by 5:
ciphertext: WMPMMXXAEYHBRYOCA
key:        .....EQW..THE..OU
plaintext:  .....the..oun..og

shift by 6:
ciphertext: WMPMMXXAEYHBRYOCA
key:        ....TQT...THE...O
plaintext:  ....the...oun...m

Можно заметить, что сдвиг на 4 выглядит хорошо (оба остальных имеют маловероятные Q), и поэтому выявленное ETA можно сдвинуть назад на 4 в открытый текст:

ciphertext: WMPMMXXAEYHBRYOCA
key:        ..LTM.ETA.THE.OUN
plaintext:  ..eta.the.oun.ain

Сейчас можно много работать. Ключевое слово, вероятно, имеет длину 4 символа ( ..LT), и часть сообщения видна:

m.eta.the.oun.ain

Поскольку предположения открытого текста влияют на ключевые 4 символа слева, дается обратная связь о правильных и неправильных предположениях. Пробелы можно быстро заполнить:

meetatthefountain

Простота криптоанализа обусловлена обратной связью между открытым текстом и ключом. Угадывание трех символов показывает еще шесть символов (по три с каждой стороны), которые затем раскрывают дополнительные символы, создавая каскадный эффект. Это позволяет быстро исключить неверные предположения.

См. также

Примечания

^ «Шифр Виженера» . Крипто-уголок . Проверено 13 августа 2018 г.
^ «Калькулятор автоключей» . Asecuritysite.com. Архивировано из оригинала 2 декабря 2013 г. Проверено 26 декабря 2012 г.
^ Jump up to: ^а ^б Хоффштейн, Джеффри; Пайфер, Джилл; Сильверман, Джозеф (2014). Введение в математическую криптографию . Спрингер. п. 288. ИСБН 9781493917112 .
^ «Калькулятор автоключей» . Asecuritysite.com. Архивировано из оригинала 3 декабря 2013 г. Проверено 26 декабря 2012 г.

Ссылки

Белласо, Джован Баттиста, Истинный способ шифровки с легкостью, скоростью и безопасностью, автор: Джован Баттиста Белласо, джентльмен из Брешии , Якобо Британнико, Бресса, 1564 г.
Виженер, Блез де, Трактат о шифрах или секретных способах письма , Абель Л'Анжелье, Париж, 1586. ff. 46р-49в.
ЛАБРОНИК (Буонафальче, А), Ранние формы таблицы Порта , «Криптограмма», т. LX н. 2, Уилбрахам, 1994 г.
Буонафальче, Аугусто, Взаимные шифры Белласо , «Cryptologia» 30 (1):39-51, 2006.
ЛАБРОНИКУС (Буонафальс, А), Вигенерант и Автокей. Обновление , «Криптограмма», том. LXXIV н. 3 сентября 2008 г. План.

Внешние ссылки

Взломщик секретного кода - декодер и кодировщик шифрования AutoKey
Javascript-реализация шифра Autokey.

[1] «Шифр Виженера» . Крипто-уголок . Проверено 13 августа 2018 г.

[2] «Калькулятор автоключей» . Asecuritysite.com. Архивировано из оригинала 2 декабря 2013 г. Проверено 26 декабря 2012 г.

[hoffstein-3] Jump up to: ^а ^б Хоффштейн, Джеффри; Пайфер, Джилл; Сильверман, Джозеф (2014). Введение в математическую криптографию . Спрингер. п. 288. ИСБН 9781493917112 .

[4] «Калькулятор автоключей» . Asecuritysite.com. Архивировано из оригинала 3 декабря 2013 г. Проверено 26 декабря 2012 г.

[1]

[2]

[3]

[4]