Šifry: Porovnání verzí

Verze z 3. 2. 2016, 23:33

Charles Wheatstone

Šifrování neboli kryptografie je věda o kódování a dekódování informace určené k přenosu. S tématem je spojená kryptoanalýza (dekódování ve smyslu luštění). Šifry mohou být děleny na symetrické (k zakódování a dekódování je zapotřebí stejný klíč) a asymetrické (k zakódování je použit veřejný klíč, k dekódování soukromý).

Obsah

1 Klasické šifry

Klasické šifry

Jedná se o šifry, jež lze provozovat jen s tužkou a papírem.

Substituční šifry

Metoda spočívá v nahrazení symbolů jinými.

Ceasarova šifra: Je monoalfabetická. Založena je na dvou identických znakových řetězcích, které jsou vůči sobě posunuty o n-1 pozic, kdy n je počet znaků v řetězci. Klíčem je právě počet pozic, o který jsou řetězce posunuty. K prolomení šifry slouží frekvenční analýza.

Atbaš: Je monoalfabetická. U znaků ve znakovém řetězci se určí pozice v abecedě od jejího počátku a příslušný znak je nahrazen znakem stejné pozice, ale počítané od konce. Klíčem je zde samotný princi šifrování.

Šifrovací kříže: Zpráva je zapsána v daném směru s předem určenými pozicemi kolem kříže, čtverce, či jiného předem smluveného symbolu s určitým počtem vrcholů. Na jeden takový kříž se vejdou právě 4 znaky. Zápis do šifry probíhá následovně: písmena nacházející se na levé straně všech křížů jsou zapsána za sebe, následují ostatní strany, dokud nejsou kříže "vypsány". Klíčem je tvar symbolu, počáteční pozice a směr zapisování.

Polybiův čtverec: Znaky abecedy jsou náhodně zapsány do čtverce. Sloupce a řádky očíslovány a kombinace těchto dvou čísel jsou substitucí šifrovaného znaku.

Vigenèrova šifra: Je polyalfabetická. Šifrování probíhá pomocí série různých posunů jako u Ceasarovy šifry. Jednotlivé posuny jsou závislé na písmenech klíče. Je použito Vigenèrova čtverce. Šifra je odolná proti běžné frekvenční analýze. Dešifrování probíhá promocí Kasického testu (bigramů a trigramů, určením jejich vzdálenosti lze odhalit délku opakujícího se klíče), či Friedmanova testu (pomocí indexu koincidence jazyka lze přibližně vypočítat délku klíče). Jakmile je tato perioda klíče objevena, proběhne rozdělení zašifrovaného textu na n množin, kde n je délka klíče a každá množina odpovídá právě tomu písmenu podle kterého byla zašifrována. Dále je uplatněna běžná frekvenční analýza jednotlivých množin.

Vernamova šifra: je stejná jako Vigenèrova, ale s tím rozdílem, že kódové slovo je stejně dlouhé jako zašifrovaná zpráva. Nevzniká perioda klíčového slova, takže není ani možné uplatnit frekvenční analýzu. Bez znalosti klíče je tato šifra nerozluštitelná, stačí jen dodržet zásady neopakování a dostatečné délky klíče. Bývá nazýván také také one-time pad, což poukazuje na důležitost neopakování klíče.

Transpoziční šifry

Fungují na principu přemístění znaků v šifrované zprávě.

Skytalé: Je systém vertikálního zápisu šifrovaného textu na papyrový pruh, který je omotán kolem válce. Tloušťka válce je klíč pro dešifrování.

Šifrovací mřížka: Užívá se čtvercová tabulka (např. 8x8), ve které jsou v jednotlivé čtverce odstraněny tak, aby po rotaci této šablony nebyl žádný čtverec obsazen dva a vícekrát. Skrze šablonu se na podkladovou tabulku, o stejných rozměrech jako má šablona, zapíší postupně znaky z řetězce zprávy určené k zašifrování. Jsou li všechna "děravá" místa šablony zaplněna, proběhne rotace o 90° v daném směru, po dalším zaplnění následuje rotace o dalších 90° v témže směru. Po zapsání zprávy je šablona odstraněna a prázdná pole jsou vyplněna náhodnými znaky. Klíčem je šablona.

Šifra Playfairova

Tuto šifru vynalezl Charles Wheatstone. Sloužila k utajení telegrafických zpráv. Ch. Wheatsone ji pojmenoval po svém příteli velkým zastáncem této šifry- Lyon Playfair. Šifru Britové použili v obou burských válkách a během 1. světové války. Patří do tzv. ručních šifer, ale o dost hůře se dá dekódovat. Odolala i frekvenční analýze. Mohli bychom říci, že vlastně funguje jako bigramová záměna. Dvě dvojice písmen se zamění za jinou dvojici písmen. Nejdříve se text takto upravil a poté použili abecední čtverec- podle pěti pravidel se zašifruje. V abecedním čtverci bylo důležité, dohodnout se na společném klíčovém slově.^[1]

Šifra Utility

Tato šifra našla využití u generála Heliodora Píky . Patří do československých šifer a šifrovali s ním zprávy za 2. svět. války. Někdy se jí dávala přezdívka Zubatka. Písmena se nahrazovala dvojcifernými číslicemi. Používala se česká znaková abeceda 49, ze které se potom sestavila tabulka. Ráda bych zde uvedla pár příkladů z těchto číselných šifer- např. 54 znamená písmeno A. Mezera se mohla psát pěti různými způsoby-01, 23, 45, 67, 89. Chybná citace: Chyba v tagu <ref>; chybné názvy, např. je jich příliš mnoho

ECB (Electronic Cipher Book)

- základní mód, každému bloku otevřeného textu přiřadí jeden blok šifrovaného textu

- velice snadno prolomitelný

CBC (Cipher Block Chaining)

- mód, který se snaží zavést nějakou závislost mezi šifrovanými bloky => využívá k tomu nonekvivalenci (XOR)

- nevýhodou je stále stejné šifrování prvního bloku a to v módu ECB

Další dva módy přepínají blokovací šifru do proudového režimu. Data jsou u těchto módů šifrována pomocí posloupnosti pseudonáhodných čísel, která jsou generována zpětnou vazbou.

CFB (Cipher Feedback Mode)

- „generátor pseudonáhodných čísel je řízen symboly šifrovaného textu”^[2]

- zpětná vazba až v úplném výstupu šifrovacího zařízení

OFB (Output Feedback Mode)

- „generátor pseudonáhodných čísel je řízen výstupem samotného generátoru”^[2]

- zde je zpětná vazba již z výstupu generátoru

Pátý mód se používá ke zvýšení délky klíče.

EDE (Encryption-Decryption-Encryption)

- tři šifrovací bloky zapojené do série

- první a poslední blok je šifrován stejným klíčem K1, prostřední blok pak šifrovaná data dešifruje druhým klíčem K2^[2]

Reference

↑ VONDRUŠKA, Pavel. Popis šifry FairPlay.[elektronický zdroj] / Pavel Vondruška. In: CryptoWorld.Roč. 7 č. 3 (2005).[cit.2015-23-1]. Dostupné http://crypto-world.info/casop7/crypto03_05.pdf. ISSN 1801-2140
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 DOSEDĚL, Tomáš. Počítačová bezpečnost a ochrana dat. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2004, 190 s. ISBN 80-251-0106-1.

Použitá literatura

IVÁNEK, Jiří. Vybrané kapitoly kódování informací. Praha, 2007. Studijní text. Univerzita Karlova.

Playfair cipher. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2016 [cit. 2016-02-03]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Playfair_cipher

IVÁNEK, Jiří, Radim JIROUŠEK, Petr MÁŠA, Jan TOUŠEK a Norbert VANĚK. Principy digitální komunikace. Vyd. 1. Voznice: Leda, 2006, x, 309 s. ISBN 80-733-5084-X.

Cryptography. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2016 [cit. 2016-02-03]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Cryptography

VONDRUŠKA, Pavel. Kryptologie, šifrování a tajná písma. 1. vyd. Praha: Albatros, 2006, 340 s. Oko (Albatros). ISBN 80-000-1888-8.

Související články

Zpětná vazba

Klíčová slova

Šifra, Dekódování, Bloková šifra, Šifrovací klíč

[test-1] VONDRUŠKA, Pavel. Popis šifry FairPlay.[elektronický zdroj] / Pavel Vondruška. In: CryptoWorld.Roč. 7 č. 3 (2005).[cit.2015-23-1]. Dostupné http://crypto-world.info/casop7/crypto03_05.pdf. ISSN 1801-2140

[dosed.C4.9Bl-2] 2,0 ^2,1 ^2,2 DOSEDĚL, Tomáš. Počítačová bezpečnost a ochrana dat. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2004, 190 s. ISBN 80-251-0106-1.

[1]

[2]

@@ Řádek 1: / Řádek 1: @@
 [[Soubor:Charles Wheatstone.jpeg|náhled|vpravo|Charles Wheatstone]]
-'''Šifrování''' neboli '''kryptografie''' je věda o kódování a dekódování informace určené k přenosu. S tématem je spojená kryptoanalýza (dekódování ve smyslu luštění). Šifry mohou být děleny na symetrické (k zakódování a dekódování je zapotřebí stejný klíč) a asymetrické (k zakódování je použit veřejný klíč, k dekódování soukromý).
+'''Šifrování''' neboli '''kryptografie''' je věda o kódování a dekódování [[Informace|informace]] určené k přenosu. S tématem je spojená kryptoanalýza (dekódování ve smyslu luštění). Šifry mohou být děleny na symetrické (k zakódování a dekódování je zapotřebí stejný klíč) a asymetrické (k zakódování je použit veřejný klíč, k dekódování soukromý).
 == Klasické šifry ==
@@ Řádek 8: / Řádek 8: @@
 Metoda spočívá v nahrazení  symbolů jinými.
-*Ceasarova šifra: Je monoalfabetická. Založena je na dvou identických znakových řetězcích, které jsou vůči sobě posunuty o n-1 pozic, kdy n je počet znaků v řetězci. Klíčem je právě počet pozic, o který jsou řetězce posunuty. K prolomení šifry slouží frekvenční analýza.
+*Ceasarova šifra: Je monoalfabetická. Založena je na dvou identických znakových řetězcích, které jsou vůči sobě posunuty o n-1 pozic, kdy n je počet znaků v řetězci. Klíčem je právě počet pozic, o který jsou řetězce posunuty. K prolomení šifry slouží [[Frekvenční_analýza|frekvenční analýza]].
 *Atbaš: Je monoalfabetická. U znaků ve znakovém řetězci se určí pozice v abecedě od jejího počátku a příslušný znak je nahrazen znakem stejné pozice, ale počítané od konce. Klíčem je zde samotný princi šifrování.
@@ Řádek 16: / Řádek 16: @@
 *Polybiův čtverec: Znaky abecedy jsou náhodně zapsány do čtverce. Sloupce a řádky očíslovány a kombinace těchto dvou čísel jsou substitucí šifrovaného znaku.
-*Vigenèrova šifra: Je polyalfabetická. Šifrování probíhá pomocí série různých posunů jako u Ceasarovy šifry. Jednotlivé posuny jsou závislé na písmenech klíče.  Je použito Vigenèrova čtverce. Šifra je odolná proti běžné frekvenční analýze. Dešifrování probíhá promocí Kasického testu (bigramů a trigramů, určením jejich vzdálenosti lze odhalit délku opakujícího se klíče), či Friedmanova testu (pomocí indexu koincidence jazyka lze přibližně vypočítat délku klíče). Jakmile je tato perioda klíče objevena, proběhne rozdělení zašifrovaného textu na n množin, kde n je délka klíče a každá množina odpovídá právě tomu písmenu podle kterého byla zašifrována. Dále je uplatněna běžná frekvenční analýza jednotlivých množin.
+*Vigenèrova šifra: Je polyalfabetická. Šifrování probíhá pomocí série různých posunů jako u Ceasarovy šifry. Jednotlivé posuny jsou závislé na písmenech klíče.  Je použito Vigenèrova čtverce. Šifra je odolná proti běžné frekvenční analýze. Dešifrování probíhá promocí [[Kaisckého_test_|Kasického testu]] (bigramů a trigramů, určením jejich vzdálenosti lze odhalit délku opakujícího se klíče), či [[Freidmanův_test|Friedmanova testu]] (pomocí [[Index_koincidence_jazyka|indexu koincidence jazyka]] lze přibližně vypočítat délku klíče). Jakmile je tato perioda klíče objevena, proběhne rozdělení zašifrovaného textu na n množin, kde n je délka klíče a každá množina odpovídá právě tomu písmenu podle kterého byla zašifrována. Dále je uplatněna běžná frekvenční analýza jednotlivých množin.
 *Vernamova šifra: je stejná jako Vigenèrova, ale s tím rozdílem, že kódové slovo je stejně dlouhé jako zašifrovaná zpráva. Nevzniká perioda klíčového slova, takže není ani možné uplatnit frekvenční analýzu. Bez znalosti klíče je tato šifra nerozluštitelná, stačí jen dodržet zásady neopakování a dostatečné délky klíče. Bývá nazýván také také one-time pad, což poukazuje na důležitost neopakování klíče.