Caesarova šifra

Stránka ve výstavbě
Inkwell icon - Noun Project 2512.svg Na této stránce se právě pracuje. Prosím needitujte tuto stránku, dokud na ní zůstává tato šablona. Předejdete tak editačnímu konfliktu. Jestliže uběhla od poslední editace doba alespoň dvou dnů, neváhejte tuto šablonu odstranit. Inkwell icon - Noun Project 2512.svg

Caesarova šifra známá také pod názvem posunová šifra či Caesarova posunová šifra[1] je jednou z nejstarších substitučních šifer, kterou využíval Gaius Julius Caesar při korespondenci s Kleopatrou a sám ji popsal v Zápiscích o válce galské.
[2]

Základní princip Caesarovy šifry

Základní princip Caesarovy šifry spočívá v záměně každého znaku otevřené zprávy za znak nacházející se v abecedě o tři místa dále. Pokud se tímto způsobem dojde na konec abecedy, pokračuje se od jejího počátku. V dnešní době je za Caserovu šifru považován abecední posun o libovolný počet znaků.[3]



ROT 13

ROT 13

ROT 13 je jednou z variant Caesarovy šifry. Název je odvozen ze spojení "rotate by 13 places". ROT 13 se používal především na diskuních fórech v 80. a 90. letech 20. století. [1]







Dešifrování Caesarovy šifry

K dešifrování Caesarovy šifry je možné přistupovat dvěma způsoby a to pomocí symetrického klíče a asymetrického klíče.[3]

Symetrický klíč

Při šifrování symetrickým klíčem se obě strany dohodnou na stejném klíči, kterým je počet znaků o který se posunou znaky v abecedě. Liší se pouze postup aplikování tohoto posunu, který je obrácený. Pokud byl text šifrován posunem o znaky vpřed, dešifrování probíhá posunem o stejný počet znaků vzad.[3]

Asymetrický klíč

Klíč pro šifrování a dešifrování se liší, ale postup zůstává stejný. Využívá se principu stejného počtu znaků v použité abecedě, kdy po dosažení konce abecedy se pokračuje opět od jejího začátku. Posunem o konkrétní jiný počet znaků lze tedy dosáhnout stejného výsledku. V případě aplikace na anglickou abecedu čítající 26 znaků se tedy posun o 0 znaků rovná psunu o 26 znaků. K dosažení stejného výsledku při šifrování s posunem o 0 až 25 stačí provést posun o 26 mínus původní posun. V případě původní Caesarovy šifry s posunem o tři znaky v anglické abecedě se otevřeného textu dosáhne posunem znaků v šifře o 23 znaků ve stejném směru.[3]

Nevýhody Caesarovy šifry

Hlavní nevýhodou je zranitelnost hrubou silou, kdy v případě anglické abecedy je pouze 26 různých klíčů (jedním z nich je i posun o nula znaků, kdy šifrovaný text se rovná otevřenému textu a není tedy potřeba nic dešifrovat).[3] Další nevýhodou je, že stačí znát pouze kombinaci jediného páru znaku otevřeného textu s náležitým znakem šifrovaného textu pro odvození klíče a tedy i dešifrování celého textu.[3]

Kryptoanalýza Caesarovy šifry

K prolomení šifry se přímo nabízí metoda hrubou silou, vzhledem k nízkému množství možných klíčů. Tato metoda předpokládá možnost odhadnutí správného otevřeného textu z různých možností. Toto odhalení neusí vždy být zcela jednoduché či jednoznačné (například při kryptoanalýze vigenèrovy šifry).[2]

Další možností jak přistupovat ke Kryptoanalýze Caesarovy šifry je za pomoci frekvenční analýzy. Použití této metody je kombinováno se zákonitostí, kdy při libovolném posunu je abecední vzdálenost mezi znaky zprávy stále stejná.[2]

Jedním ze sofistikovanějších použití frekvenční analýzy pro rozluštění Caesarovy šifry je tzv. Trojúhleníkový útok[4]Naleznou se tři nejfrekventovanější znaky v šifře a je vysoce pravděpodobné, že budou odpovídat některým ze šesti (vhodně zvolený počet, vyšší než tři, v závislosti na konkrétní abecedě, různí autoři doporučují různý počet, například osm[4]) nejfrekventovanějším znakům v daném jazyce. Mezi těmito třemi znaky z šifry se určí abecední vzdálenosti a najdou se odpovídající vzdálenosti mezi zvolenými šesti znaky daného jazyka. Po nalezení shodných vzdáleností lze již snadno odvodit posun a tedy i klíč k šifře.[2]
Další variantou je vyhledání naopak 3 znaků s nejmenší frekvencí v šifrovaném textu. Pokud daný jazyk ma více znaků s nejmenší četností a jejich rozdíly jsou minimální, je možné použít i více znaků než tři a patřičně zvýšit i počet testovaných znaků. Použití zároveň metody hledání znaků s nejvyšší i nejmenší frekvencí zvyšuje pravděpodobnost úspěšného nalezení klíče.[4]
Při hledání je vhodné zohledňovat pouze tzv. Minimální vzdálenost písmen v abecedě. Vzdálenost mezi dvěma písmeny lze znázornit dvojím způsobem. Buď od prvního ke druhému, či od druhého k prvnímu (přechodem přes konec abecedy). Pro trojúhelníkový útok se používá menší z nich.[4]

Odkazy

  1. 1,0 1,1 PROKOPIČ, David. Historie šifrování od starověku do novověku [online]. Praha, 2008, 52 s. [cit. 2018-05-22]. Dostupné také z: https://dspace.cuni.cz/handle/20.500.11956/15917. Bakalářská práce. Univerzita Karlova, Filozofická fakulta, Ústav informačních studií a knihovnictví. Vedoucí práce Jiří Ivánek.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 ŠŮSTAL, Ondřej. Aplikace pro kryptoanalýzu substitučních šifer [online]. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2015, 55 s. [cit. 2018-05-20]. Dostupné také z: http://hdl.handle.net/10563/34256. Bakalářská práce. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně. Fakulta aplikované informatiky, Ústav automatizace a řídicí techniky. Vedoucí práce Roman Šenkeřík.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 ŠRÁMEK, Jan. Základní šifrovací systémy a moderní aplikace šifer [online]. Praha: Bankovní institut vysoká škola Praha, 2009. 48 s. [cit. 2018-05-21]. Dostupné také z:<https://theses.cz/id/60n0xn/>. Bakalářská práce. Bankovní institut vysoká škola Praha. Katedra informačních technologií. Vedoucí práce Vladimír Beneš
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 PODSTATA, Josef. Kryptoanalýza klasických šifer [online]. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2016, 45 s. [cit. 2018-05-23]. Dostupné také z: https://theses.cz/id/spahu1. Bakalářská práce. Univerzita Palackého v Olomouci, Přírodovědecká fakulta, Katedra informatiky. Vedoucí práce Eduard Bart.

Suvisející literatura

CAESAR, Gaius Iulius. Zápisky o válce galské. Praha: Naše vojsko, 2009. ISBN 978-80-206-1050-8.

Související články

Asymetrická_kryptografie
Historický vývoj kryptografie v období světových válek
Informační bezpečnost - její klíčové aspekty, hrozby a minimalizace rizika
Jednoduchá monoalfabetická šifra
Moderní použití kryptologie
Substituční šifry
Symetrická_kryptografie
Šifrování s veřejným klíčem (metoda RSA)
Šifry
Základní pojmy v kryptologii
Základní rozdělení kryptologie

Klíčová slova

Kryptografie, Šifra, Šifrování, Šifrovací klíč, Klasické šifry, Substituční šifry