Základní pojmy v kryptologii

V tomto článku naleznete soupis základních pojmů, se kterými by se zájemci či studenti kryptologie mohli při svém bádání setkat a jejich stručné vysvětlení.

Kryptologie

Kryptologie, obecně "věda o šifrách", se skládá ze tří částí - kryptografie, kryptoanalýzy a luštění šifer. Počátky kryptologie sahají až do roku 1900 př.n.l., kdy staří Egypťané používali pro zápis citlivých dat atypické hieroglyfy. O rozvoj v oblasti šifrování se postarali především staří Řekové, zvláště vojevůdce Aeneus Tacticus či historik Plútarchos, který zdokumentoval vznik prvního transpozičního šifrovacího systému.

• Kryptografie - Kryptografie je věda o vytváření šifrovacích systémů. Vytváří nástroje pro utajování zpráv, tedy tzv. šifrovací klíče. Kryptografy se ve 20.století většinou stávali lidé, kteří pracovali jako šifréři či radisté. V minulosti se kryptografií zabývali někteří význační přírodovědci, filozofové nebo jiní učenci, např. Galileo Galilei (1564-1642), Francis Bacon (1561-1626) nebo také kněží, např. opat Johannes Trittheim (1462-1518). Období kryptografie se dá rozdělit do dvou částí. Do poloviny 20.století trvalo první období klasické kryptografie, kdy k šifrování stačila tužka a papír, popřípadě jiné jednoduché pomůcky. Během 1. poloviny 20.století ovšem začaly vznikat důmyslnější přístroje pro šifrování, které umožňovaly složitější postup. Tak nastoupila druhá část - moderní kryptografie. V dnešní době se k šifrování nepoužívají žádné zvlášť vytvářené přístroje, ale klasické počítače.

• Kryptoanalýza - Kryptoanalýza je věda, která rozebírá vlastnosti otevřeného textu zpráv, vlastnosti šifrovacích klíčů a vlastnosti šifrového textu. Vědecké základy kryptoanalýzy položil teprve ve 20. letech 20.století William Frederic Friedman, který plně rozvinul hlavně matematické metody kryptoanalýzy. Jeho předchůdci, jako byli například Francouz Antoine Rossignol nebo Rakušan Andreas Figl, dávali přednost jazykovým schopnostem a intuici. Moderní kryptonanalýza se zabývá rozborem otevřených textů psaných různými jazyky, rozborem šifrovacích systémů a klíčů a rozborem šifrového textu. Zkoumá, jak se zákonitosti jazyka otevřeného textu a šifrovacího systému odrážejí v šifrovém textu. Kryptoanalýza využívá poznatků různých oborů matematiky, zvláště metod algebry, matematické statistiky, teorie kódování a dalších. V textu kryptoanalytiky zajímá např. četnost písmen, číslic či jiných znaků, periodičnost textu apod. Důležitou součástí kryptoanalýzy je studovat, jak se projevují chyby, které mohou při šifrování nastat, a jak je možné těchto chyb využít pro rekonstrukci šifrovacího klíče.

• Luštění šifer - Zatímco mnozí autoři šifrovacích klíčů (kryptografové) buď neměli žádné či jen velmi malé znalosti kryptoanalýzy, je pro každého luštitele šifer zvládnutí metod kryptoanalýzy prvořadou podmínkou úspěšné práce.

Šifrovací systém

Šifrovací systém či kryptografický systém je takový systém, který pozmění text na zašifrovanou zprávu tak, aby ji byla schopna přečíst jen strana vysílací a přijímací.

Šifrování/Zašifrování

Šifrování znamená, že použijeme jakýkoliv šifrovací systém na zprávu či informaci a učiníme jí nečitelnou. Osoba provádějící šifrování se nazývá šifrant, též šifrér.

Šifrový text

Šifrový text je jednoduše zašifrovaná zpráva/informace.

Otevřený text

Otevřený text je text původní předtím, než jej někdo zašifroval.

Abeceda/znak otevřeného textu

Abecedou/znakem v otevřeném textu je míněno jakékoliv písmeno, interpunkce, číslice, které se v otevřeném textu mohou vyskytovat. Posloupnosti po sobě následujících znaků říkáme řetězec. Jeho délku určuje počet znaků, které řetězec obsahuje.

Šifrová abeceda

Šifrová abeceda nebo-li šifrové znaky smí být tvořeny abecedou otevřeného textu, ale také mimo jiné obrazci. Znaky této abecedy tvoří skupiny, řetězce. Zvykem je zapisovat šifrové znaky do skupin po pěti šifrových znacích.

Klamač

Klamač je znak, který nemá žádný podstatný význam v otevřené abecedě, při dešifrování se obvykle vynechává. Vkládá se do textu pro větší zabezpečení šifry a zvýšení odolnosti.

Bigram, Trigram…

Bigram označuje libovolnou dvojici sousedních písmen v textu (např. ST). Trigram je naopak trojice po sobě jdoucích písmen (např. STR). Polygram je naopak tvořený neurčitý počtem po sobě následujících písmen.

Mezinárodní abeceda

Mezinárodní abeceda je tvořena 26 písmeny bez diakritiky. Zapisují se jimi otevřené texty, které byly šifrovány. Jedná se o následující znaky: 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

Dešifrování x luštění

Tyto dvě definice neznamenají jedno a to samé, ačkoliv mají společný cíl – získat z šifrovaného textu znovu text otevřený. Dešifrovat může jen ten, kdo má dostatek informací k převedení šifrované zprávy do otevřené informace. Luštění se věnuje kryptoanalytik, který usiluje o získání informace z šifrované zprávy, aniž by znal šifrovací systém či klíč.

Šifry a kódy

Šifra nebo šifrovací systém jsou využívány pro zakrytí obsahu zprávy před nepovolanou stranou. Kód nemá za cíl zprávu utajit, ale pozměnit ji tak, aby mohla být dále zpracována nějakým technickým prostředkem. Mezi známé kódy patří například ASCII kód či Morseova abeceda.

Klíč, klíčový prostor, klíčové hospodářství

Klíč je hodnota šifrového systému, který lze měnit a má značný vliv na výsledný šifrový text. Klíčový prostor je jen počet různých klíčů. Často je využívají luštitelé. Pakliže ví, jaký byl použit systém na šifru, hledá správné řešení v otestování všech klíčů. Tento postup se nazývá útok hrubou silou. Klíčovým hospodářstvím pak označujeme domluvu na používání klíčů, jejich distribuci, uplatnění atd.

Symterické šifrovací systémy

Symetrický šifrovací systém je takový systém, kde je klíč pro šifrování a dešifrování stejný. Tento klíč také označujeme jako symetrický tajný klíč/ tajný klíč.

Asymetrické šifrovací systémy

Asymetrický šifrovací systém využívá dvou rozdílných klíčů – veřejného a soukromého. Veřejný klíč slouží k zašifrování otevřeného textu a klíč soukromý pak k jeho dešifrování.

Elektronický podpis

Elektronický podpis je transformovaný otevřený text, který smí provést jen vlastník soukromého klíče. Cílem tohoto podpisu není zakrytí zprávy, ale zajištění průkaznosti toho, že obsah otevřeného textu nebyl nijak změněn a že ho vytvořila konkrétní osoba pracující s veřejným i soukromým klíčem.

Odkazy

Použitá literatura

JANEČEK, Jiří. Rozluštěná tajemství. 2. vyd. Praha: XYZ, 2008. ISBN 978-80-86864-96-9

VONDRUŠKA, Pavel. Kryptologie, šifrování a tajná písma. 1. vyd. Praha: Albatros, 2006, 340 s. ISBN 8000018888.

JANEČEK, Jiří. Odhalená tajemství šifrovacích klíčů minulosti. 1. vyd. Praha: Naše vojsko, 1994. ISBN 80-206-0462-6.

Externí odkazy

Ondřej Bitto - Historie kryptologie

Související články

• Vládou ovládaná kryptologie
• Studium softwaru a teorie kódu
• Asymetrické šifrování
• Základní rozdělení kryptologie
• Moderní použití kryptologie

Klíčová slova

Kryptologie, kryptografie, kryptoanalýza, šifrovací systémy, asymetrické šifrovací systémy, symetrické šifrovací systémy