Autokey šifra - Autokey cipher

A tabula recta pro použití s ​​autokey šifrou

An autokey šifra (také známý jako autoklávová šifra) je šifra který obsahuje zprávu ( prostý text ) do klíč. Klíč je generován ze zprávy nějakým automatizovaným způsobem, někdy výběrem určitých písmen z textu nebo častěji přidáním krátké klíč primeru do přední části zprávy.

Existují dvě formy šifry autokey: klíčová autokey a text-autokey šifry. Šifra autokey klíče používá předchozí členy keystream k určení dalšího prvku v klíčovém proudu. Text-autokey používá předchozí text zprávy k určení dalšího prvku v klíčovém proudu.

V moderní kryptografii se samo synchronizuje proudové šifry jsou autokey šifry.

Dějiny

Tato šifra byla vynalezena v roce 1586 autorem Blaise de Vigenère s reciproční tabulkou deseti abeced. Vigenèrova verze používala jako úvodní písmeno dohodnuté písmeno abecedy, takže klíč zapsal tento dopis a poté zbytek zprávy.[1]

Více populární autokeys používají a tabula recta, čtverec s 26 kopiemi abecedy, první řádek začínající na „A“, další řádek začínající na „B“ atd. Místo jednoho písmene je použito krátké dohodnuté klíčové slovo a klíč je generován zapsat si primer a pak zbytek zprávy, jako ve Vigenèrově verzi. Pro šifrování prostého textu se nachází řádek s prvním písmenem zprávy a sloupec s prvním písmenem klíče. Písmeno, ve kterém se kříží řádek a sloupec, je písmeno šifrovacího textu.

Metoda

Autokey šifra, jak ji používají členové Americká asociace kryptogramů, začíná relativně krátkým klíčovým slovem, primera připojí k ní zprávu. Pokud je například klíčové slovo „QUEENLY“ a zpráva „ATTACK AT DAWN“, klíč by byl „QUEENLYATTACKATDAWN“.[2]

Prostý text: ATTACK AT DAWN ... Klíč: QUEENL YA TTACK AT DAWN .... Ciphertext: QNXEPV YT WTWP ...

Šifrovaná zpráva by tedy byla „QNXEPVYTWTWP“.

K dešifrování zprávy by příjemce začal zapsáním dohodnutého klíčového slova.

KRÁLOVNĚ

Poté by bylo vzato první písmeno klíče Q a ten řádek byl nalezen v tabula recta. Ten sloupec pro první písmeno šifrovacího textu by byl prohlédnut napříč, v tomto případě také Q, a bylo by načteno písmeno nahoře, A. Nyní by toto písmeno bylo přidáno na konec klíče:

QUEENLYA

Potom, protože další písmeno v klíči je U a další písmeno v ciphertextu je N, prohlédne se řádek U, aby se našlo N k načtení T:

QUEENLYAT

To pokračuje, dokud nebude rekonstruován celý klíč, až bude možné odstranit primer od začátku.

Kryptoanalýza

Autokey šifry jsou o něco bezpečnější než polyalfabetické šifry, které používají pevné klíče, protože klíč se neopakuje v rámci jedné zprávy. Proto metody jako Kasiski vyšetření nebo index shody analýza nebude fungovat na šifrovacím textu, na rozdíl od podobných šifer, které používají jediný opakovaný klíč.[3]

Klíčovou slabinou systému však je, že holý text je součástí klíče. To znamená, že klíč bude pravděpodobně obsahovat běžná slova v různých bodech. Na klíč lze zaútočit pomocí slovníku běžných slov, bigrams, trigramy atd. a pokusem o dešifrování zprávy přesunutím tohoto slova klávesou, dokud se neobjeví potenciálně čitelný text.

Zvažte příklad zprávy „MEET AT THE FOUNTAIN“ zašifrovanou klíčovým slovem primeru „KILT“:[4] Chcete-li začít, autokey by byl vytvořen umístěním primeru na přední část zprávy:

prostý text: MEETATTHEFOUNTAIN primer: KILTautokey: KILTMEETATTHEFOUN

Zpráva je poté zašifrována pomocí klíče a substitučních abeced, zde tabula recta:

holý text: MEETATTHEFOUNTAIN klíč: KILTMEETATTHEFOUNciphertext: WMPMMXXAEYHBRYOCA

Útočník obdrží pouze šifrovaný text a může zaútočit na text výběrem slova, které se pravděpodobně objeví v prostém textu. V tomto příkladu útočník vybere slovo „THE“ jako potenciální část původní zprávy a poté se pokusí jej dekódovat umístěním THE na každé možné místo v ciphertextu:

klíč: WMP MMX XAE YHB RYO CA klíč: THE THE THE ..plaintext: DFL TFT ETA FAX YRK ..ciphertext: W MPM MXX AEY HBR YOC Akey:. THE THE THE THE .plaintext:. TII TQT HXU OUN FHY .ciphertext: WM PMM XXA EYH BRY OCAkey: .. THE THE THE THE theplaintext: .. WFI EQW LRD IKU VVW

V každém případě se výsledný holý text jeví téměř náhodný, protože klíč není zarovnán pro většinu ciphertextu. Zkoumání výsledků však může navrhnout správné zarovnání umístění klíče. V těchto případech je výsledný dešifrovaný text potenciálně součástí slova. V tomto příkladu je vysoce nepravděpodobné, že „DFL“ je součástí původního prostého textu, a proto je vysoce nepravděpodobné, že první tři písmena klíče jsou THE. Po prozkoumání výsledků lze vidět řadu fragmentů, které jsou možná slovy, a jiné lze vyloučit. Fragmenty holého textu lze poté řadit podle jejich pravděpodobnosti:

nepravděpodobné <------------------> slibné EQW DFL TFT ... ... ... ... ETA OUN FAX

V klíči se také objeví správný fragment prostého textu, posunutý přímo o délku klíčového slova. Podobně se hádaný fragment klíče („THE“) také objeví v holém textu posunutém doleva. Tím, že uhodnete délky klíčových slov (pravděpodobně mezi 3 a 12), lze odhalit více prostého textu a klíče.

Když to zkusíte s „OUN“, možná poté, co ztratíte nějaký čas s ostatními, má to za následek následující:

posun o 4: ciphertext: WMPMMXXAEYHBRYOCAkey: ...... ETA.THE.OUNplaintext: ...... THE.OUN.AINby 5: ciphertext: WMPMMXXAEYHBRYOCAkey: ..... EQW..THE..OUplaintext: ..... THE..OUN..OGby 6: ciphertext: WMPMMXXAEYHBRYOCAkey: .... TQT ... THE ... Oplaintext: .... THE ... OUN ... M

Je vidět, že posun o 4 vypadá dobře (oba ostatní mají nepravděpodobné Q), a proto lze odhalené „ETA“ posunout zpět o 4 do prostého textu:

ciphertext: WMPMMXXAEYHBRYOCAkey: ..LTM.ETA.THE.OUNplaintext: ..ETA.THE.OUN.AIN

Nyní se dá hodně pracovat. Klíčové slovo má pravděpodobně 4 znaky („..LT“) a část zprávy je viditelná:

M.ETA.THE.OUN.AIN

Protože odhady prostého textu mají vliv na klíčové 4 znaky vlevo, je poskytována zpětná vazba na správné a nesprávné odhady. Mezery lze rychle vyplnit:

MEETATTHEFOUNTAIN

Snadnost dešifrování je způsobena zpětnou vazbou ze vztahu mezi holým textem a klíčem. Odhad tří znaků odhalí dalších šest znaků, které pak odhalí další postavy a vytvoří kaskádový efekt. To umožňuje rychlé vyloučení nesprávných odhadů.

Viz také

Poznámky

  1. ^ „Vigenère Cipher“. Krypto koutek. Citováno 2018-08-13.
  2. ^ „Autokey Calculator“. Asecuritysite.com. Archivovány od originál dne 02.12.2013. Citováno 2012-12-26.
  3. ^ Hoffstein, Jeffrey; Pipher, Jill; Silverman, Joseph (2014). Úvod do matematické kryptografie. Springer. p. 288. ISBN  9781493917112.
  4. ^ „Autokey Calculator“. Asecuritysite.com. Archivovány od originál dne 03.12.2013. Citováno 2012-12-26.

Reference

  • Bellaso, Giovan Battista, Il vero modo di scrivere in cifra con facilità, prestezza, et securezza di misser Giovan Battista Bellaso, gentil’huomo bresciano, Iacobo Britannico, Bressa 1564.
  • Vigenère, Blaise de, Traicté des chiffres ou secrètes manières d’escrire, Abel l’Angelier, Paříž 1586. a násl. 46r-49v.
  • LABRONICUS (Buonafalce, A), Rané formy tabulky Porta„Kryptogram“, sv. LX č. 2, Wilbraham 1994.
  • Buonafalce, Augusto, Bellasoovy vzájemné šifry„Cryptologia“ 30 (1): 39-51, 2006.
  • LABRONICUS (Buonafalce, A), Vigenère a Autokey. Aktualizace„Kryptogram“, sv. LXXIV č. 3, Plano 2008.

externí odkazy