Бұл мақалада біз орыс әліпбиіне арналған Виженер кестесін, атап айтқанда оның дамудағы маңызын қарастырамыз. Терминологиямен, тарихи деректермен танысайық. Біз шифрды шешуді және оның әдістерін, сондай-ақ тағы басқаларды зерттейміз, бұл ақыр соңында Виженер кестесінің тұжырымдамасын нақты анықтауға мүмкіндік береді.
Кіріспе
«Ақпаратты шифрлау» деген ұғым бар - бұл ақпаратты басқа пішінге түсіндірудің белгілі бір механизмі, оны тек оның шифрдан шығу жолын білу арқылы тануға болады.
Виженер шифры – пернелерді білу арқылы ғана оқуға болатын әріптік мәтінге өзгертулер енгізу арқылы ақпаратты полиалфавиттік шифрлаудың осындай әдістерінің бірі. Бұл полиалфавиттік ауыстыру бірден ойлап табылған жоқ. Бұл әдісті алғаш сипаттаған ғалым Дж. Баттиста Белласо болды. Ол мұны La cifra del кітабының беттерінде жасады. Сиг. 1553 жылы бұл әдіс Франциядан келген дипломат Б. Виженердің есімімен аталды. Оның әдістемесі түсінуге және орындауға өте қарапайым. Ол қарапайым адамдарға да қолжетімсізкриптоталдау құралдары.
Тарихи деректер
Л. Альберти, сәулет және философия салаларындағы белгілі маман, 1466 жылы шифрлау туралы ақпаратты қамтитын трактатты тексеру және бағалау үшін оны Рим Папасының кеңсесіне жіберді. Ақпаратта бұл әрекетті орындаудың әртүрлі жолдары туралы айтылды. Жұмыстың түпкілікті нәтижесін ол өзі әзірлеген деректерді кодтау әдісінде көрсетті, оны «патшаларға лайық шифр» деп атады. Бұл шифрлау механизмі шифрлау дискісін құрайтын полиалфавиттік құрылым болды. 1518 жылы Германияда баспа машинасының өнертабысы криптографияның дамуына жаңа кеңістік берді.
1553 жылы адам қызметінің осы саласын дамытуға мүмкіндік беретін тағы бір қадам жасалды. Мұны Дж. Беллазо жасаған. Ол өз жұмысын «Синьор Белласоның шифры» деп атады. Мұнда кілт ретінде сөз тіркесі немесе бір сөз қолданылды, ол пароль қызметін атқарды. Болашақта бұл идеяларды Белласоның отандасы, атап айтқанда Дж. Б. Порта өзгертті. Негізгі өзгеріс кестенің бірінші жолындағы стандартты алфавиттік тәртіптен бас тарту туралы ұсыныс болды, демек шифрды шешуге қажетті кілт ретінде пайдалануға болатын ерікті тақырыптардан алынған тәртіпке көшу. Криптография сабақтарына сәйкес кестелердің қатарлары бірдей циклдік жылжуларды сақтап қалды. Порта басып шығарған "Құпия хаттар туралы" кітабында биграмма шифры туралы ақпарат бар.
16 ғасырдың ортасы,Италия. Мұнда криптографиялық идеялардағы инновацияны көрсетуге бағытталған Г. Кардано еңбегінің кітап басылымы пайда болды. Мысалы, «Кардано торы» түсінігі пайда болды.
Блез Беллазо, Кардано және басқа да ойшылдардың еңбектерімен танысқаннан кейін криптографиялық жұмыстарға да қызығушылық танытты. Болашақта ол Vigenère шифрын жасады. Оның тағы бір елеулі еңбегі – шифрлар туралы трактат жазу. Онда автор кибернетикалық криптографияның негіздерін көрсетуге тырысты.
Шифр туралы пікірлер
Vigenère кестесі және оны пайдаланудан кейінгі деректерді кодтау әдістері «қолмен» түрдегі крекингке өте төзімді болды. Математик және жазушы Л. Кэррол бұл шифрлық жүйеге 1868 жылыжарияланған «Алфавиттік шифр» туралы мақаласында айтқан «үзілмейтін» деген атақ берді.
59 жылдан кейін американдық журналдардың бірі бұрынғы Кэрролл сияқты Виженердің тура мәтінді полиалфавиттік шифрлау әдісі туралы айтты. Алайда 19 ғасырда шифрлық жүйені бұзу арқылы бұл мәлімдемелерді жоққа шығаруға мүмкіндік беретін Касиска әдісі ойлап табылды.
Гилберт Вернам бұзылған шифрды жақсартуға тырысты, бірақ оның жетілдірілуін ескерсек те, ол криптоталдау үшін тұрақсыз болып қалды. Болашақта Вернамның өзі декодтау мүмкін емес жүйені жасады.
Жалпы ақпарат
Ағылшын алфавитіне арналған Виженер кестесінде әр түрлі түсіндіру формалары болды.жұмыс істеу тәсілдері. Мысалы, Цезарь шифры белгілі бір позициялар саны бойынша алфавиттік ауысымның болуын болжады. Мысалы, үш әріпті ауыстыру A әрпінің D және В әрпі Е болатынын білдіреді. Виженер жасаған шифр бірінен соң бірі Цезарь шифрлау жүйелерінен жасалған. Мұнда кез келген ауысым басқа мағынаға ие болуы мүмкін. Кодтау процесі арнайы алфавиттік планшеттерді немесе Виженер квадраттарын (кестелер) пайдалануды қамтуы мүмкін. Латын әліпбиі үшін жиырма алты таңба жасалды және олардағы кез келген келесі жол белгілі бір позициялар санына ауыстырылды. Кілт қызметін атқаратын сөздің таңбасы пайдаланылатын әліпбиді таңдауды анықтайды.
Шифрды шешу
Vigenère шифрлауының көмегімен көздегі таңбаларды қайталау жиілігінің жалпы сипаттамалары «бұлыңғыр» болады. Дегенмен, мәтіндегі көрінісі үнемі қайталанатын ерекшеліктер бар. Бұл кодтаудың негізгі әлсіздігі - пернелердің қайталануы. Бұл екі кезеңнен тұратын криптоталдау процесін құруға мүмкіндік береді:
- Құпия сөздің ұзындығын анықтаңыз. Бұл әртүрлі мәтінді ажыратулардың таралу жиілігін талдау арқылы жасалады. Басқаша айтқанда, олар әрбір екінші әріп кодтың бөлігі болатын шифры бар дереккөзді алады, содан кейін үшінші әріпті және т.б. кілт ретінде пайдаланады.
- Криптоталдау құралдарын пайдалану, бұл жалпыЦезарь шифрлары, оларды бір-бірінен бөлек қарастыру арқылы оңай бұзуға болады.
Ұзындық Касиска және Фридман сынақтары арқылы анықталады.
Касиска әдісі
Виженер шифрлау әдісін бұзу алгоритмін құрастыра алатын бірінші адам К. Бэббидж болды. Ынталандыру ретінде ол Дж. Туэйтспен хат алмасу кезінде алынған ақпаратты пайдаланды, онда ол жаңа кодтау жүйесін жасай алатынын мәлімдеді. Чарльз Бэббидж сұхбаттасушыны Виженер жұмысының белгілі бір жағдайына келтіру арқылы оның керісінше екенін дәлелдеді. Содан кейін Tweiss Чарльзға дереккөзді бұзуға кеңес берді. Мәтіннің декодтауы А. Теннисон өлеңінің сөздерін жасырды, ал негізгі сөз оның әйелі Эмилидің есімі болды. Ашудың жариялануы крекердің өз өтініші бойынша болған жоқ. Дәл осындай алгоритмді Пруссия армиясының офицері Фридрих Вильгельм Касиска ашқан және оның атымен аталған.
Идея мерзімді кілттер ағыны техникасына негізделген. Тілдің табиғи формасында жиі қайталанатын әріп тіркестері де бар және олар биграммалар мен триграммалар деп аталады. Олардың қайталану жиілігі шифрды шешу кілтін анықтауға көмектесетін пайда болу мүмкіндігін береді. Белгілі бір құрылымдардың қайталануы арасындағы қашықтық ұран ұзындығының көптігіне сәйкес келуі керек. Әрбір осындай қашықтықтың ең ұзақ жалпы ұзақтығын есептеу арқылы кілт ұзындығына арналған жұмыс гипотезасын алуға болады.
Каппа сынағы
Шифрды шешудің басқа жолыВиженер кестесін және одан туындайтын кодтауды В. Фридман жасаған тест деп санауға болады. Бұл әдіс 1920 жылы жасалған. Мұнда шифрлық жүйені бұзуға мүмкіндік беретін нақты таңбалардың қайталану жиілігін өлшейтін сәйкестік индексі тұжырымдамасы қолданылды. Кездейсоқ таңдалған таңбалардың шамамен 0,067% (ағылшын тілі үшін) мүмкіндігімен сәйкес келуі мүмкін екендігі туралы ақпаратқа ие бола отырып, олардың мәтіндегі сәйкестік ықтималдығын анықтауға болады. Бұл кілт ұзындығының болжамын жасауға мүмкіндік береді.
Жиілікті талдау
Кілт ұзындығының өлшемін анықтағаннан кейін мәтінді кейбір негізгі таңбаға сәйкес келетін әртүрлі бағандарға орналастыруды бастауға болады. Барлық бағандар Цезарь шифрі арқылы кодталған түпнұсқа мәтіннің арқасында қалыптасады. Және бұл кодтау әдісінің кілті Vigenère жүйесіне арналған бір сөйлеу бірлігі болып табылады. Цезарь шифрларын бұзуға мүмкіндік беретін құралдарды қолдану арқылы біз мәтіннің шифрын шешуді аяқтаймыз.
Кирхгоф әдісі ретінде белгілі Касиска сынағының жетілдірілген түрі әрбір бағандағы белгілі бір белгілермен жиіліктердің пайда болуын салыстыруға негізделген. Олардың арқасында бастапқы мәтіндердегі кейіпкердің қайталану жиілігі салыстырылады. Кілттердің барлық белгілерін біле отырып, Виженер кестесін қалай пайдалану керектігі криптоаналитикке түсінікті болады және оны шифрды шешудің соңғы процесінде оқу қиын болмайды. Кирхгоф әдісінің құралдары берілген әріптер торы шифрланған жағдайда қолданылмайды. Яғни, стандартты реттіліктен ауытқу баралфавиттегі әріптер. Дегенмен, сәйкестік сынағы әлі де Касиска әдісімен салыстыруға болатынын білу маңызды, сондықтан оларды ерекше жағдайлар үшін кілттердің ұзындығын анықтау үшін пайдалануға болады.
Өзгергіштік
Алфавит жүйесі көптеген басқа квадраттарға негізделуі мүмкін, олардың ішінде өте аз және есте сақтау оңай. Виженер шаршысымен тең қолданылады. Белгілі ұқсастықтарға адмирал Ф. Буфорд атындағы алаңды жатқызуға болады. Ол Vigenère кестесінің жолдарын білдіреді, бірақ артқа бағытталған. Сэр Фрэнсис Бофорт жел ағындарының жылдамдығын анықтау шкаласын жасаған адам.
Қорытынды
Виженер кестесінің мысалын төмендегі суретте көруге болады.
Осы шифрлау әдісі, оның тарихы, дамуы және әртүрлі ғалымдармен қарым-қатынасы, шифрды шешу әдістері, артықшылықтары мен кемшіліктері туралы жалпы мәліметтерді ескере отырып, біз енді бұл ұғымды ақпаратты бір пішіннен екіншісіне түрлендірудің ерекше тәсілі ретінде нақты анықтай аламыз. бастапқы деректерді белгілі бір адамдардан жасыру мақсаты. Хабарларды кодтау мүмкіндігі барлық адамзат соғыстарында маңызды стратегиялық ингредиент болды.
