Абсолютно стойкие системы
Доказательство существования абсолютно стойких алгоритмов шифрования было выполнено Клодом Шенноном и опубликовано в работе «Теория связи в секретных системах».Там же определены требования ктакого рода системам:
•ключ генерируется для каждого сообщения (каждый ключ используется только один раз)
•ключ статистически надёжен (то есть вероятности появления каждого из возможных символов равны, символы в ключевой последовательности независимы и случайны)
•длина ключа равна или больше длины сообщения
•исходный (открытый) текст обладает некоторой избыточностью (что является критерием оценки правильности расшифровки)Стойкость этих систем не зависит от того, какими вычислительными возможностями обладает криптоаналитик. Практическое применение систем, удовлетворяющих требованиям абсолютной стойкости, ограничено соображениями стоимости и удобства пользования.
Некоторыми аналитиками утверждается, что Шифр Вернама является одновременно абсолютно криптографически стойким и к тому же единственнымшифром, который удовлетворяет этому условию.
Достаточно стойкие системы
В основном в криптографических системах гражданского назначения применяются практически стойкие или вычислительно стойкие системы. Стойкость этих систем зависит от того, какими вычислительными возможностями обладает криптоаналитик. Практическая стойкость таких систем базируется на теории сложности и оценивается исключительно на какой-то определенный момент времени и последовательно c двух позиций:
вычислительная сложность полного перебора
известные на данный момент слабости (уязвимости) и их влияние на вычислительную сложность.
В каждом конкретном случае могут существовать дополнительные критерии оценки стойкости.
Исторические шифры (шифры Цезаря, Вижинера, Вернама, Характеристика шифра Вернама.
Шифр Цезаря — это вид шифра подстановки, в котором каждый символ в открытом тексте заменяется символом находящимся на некотором постоянном числе позиций левее или правее него в алфавите. Например, в шифре со сдвигом 4 А была бы заменена на Г, Б станет Д, и так далее.
Шифр Виженера — метод полиалфавитного шифрования буквенного текста с использованием ключевого слова.
Этот метод является простой формой многоалфавитной замены.
В шифре Цезаря каждая буква алфавита сдвигается на несколько строк; например в шифре Цезаря при сдвиге +3, A стало бы D, B стало бы E и так далее. Шифр Виженера состоит из последовательности нескольких шифров Цезаря с различными значениями сдвига.
Шифр Вернама - Шифр Вернама является системой шифрования, для которой доказана абсолютная криптографическая стойкость
Криптосистема была предложена для шифрования телеграфных сообщений, которые представляли собой бинарные тексты, в которых открытый текст представляется в коде Бодо (в виде пятизначных "импульсных комбинаций"). На бумажной ленте цифре «1» соответствовало отверстие, а цифре «0» - его отсутствие Для произведения шифротекста открытый текст объединяется операцией «исключающее ИЛИ» с ключом (называемым одноразовым блокнотом или шифроблокнотом). При этом ключ должен обладать тремя критически важными свойствами
Иметь случайное равномерно распределение:
,
где k – ключ, а N – количество бинарных
символов в ключе;Совпадать по размеру с заданным открытым текстом;
Применяться только один раз.
Криптоанализ подстановочного шифра
Шифр простой подстановки - один из самых древних. Он или его виды получили широкое распространение благодаря простоте шифрования и дешифрования. Первое пособие по криптоанализу – 14-томная энциклопедия ШехабаКалкашанди. Он выпустил некоторые рекомендации по взлому простых подстановок на арабском языке ("самом красивом и широкораспространенном"). Во-первых, криптоаналитик должен изучить язык, на котором написана криптограмма. Это значит провести анализ частот встречаемости букв, а также двойных и тройных сочетаний. Если шифровальщик зашифровал и символ, разделяющий слова, то можно последовательно перебирать длинны первого слова криптограммы, пока "вы не почувствуете, что на что-то напали". Ясно, что в этом пособии содержится скорее алгоритм для человека, а не для компьютера. Но нужно иметь ввиду, что это первое пособие подобного рода. Эго можно попытаться формализовать следующим образом Алгоритм 1:
1Подсчитать частоту встречаемости шифрообозначений, а так же их сочетаний – биграмм, триграмм
2Выявление гласных и согласных (удвоение гласных – реже чем удвоение согласных, гласные расположены равномерно по тексту и чередуютс иногда через 2-3 знака,с ней чаще всего сочетается согласная)
3Выдвижение гипотез о значениях шифрообозначений , их проверка.Восстановление исходного текста.