Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét bảng Vigenère cho bảng chữ cái tiếng Nga, cụ thể là ý nghĩa của nó trong sự phát triển. Hãy làm quen với các thuật ngữ, sự kiện lịch sử. Chúng tôi sẽ nghiên cứu việc giải mã và các phương pháp của nó, cũng như nhiều hơn nữa, điều này cuối cùng sẽ cho phép chúng tôi xác định rõ ràng khái niệm về bảng Vigenère.
Giới thiệu
Có một khái niệm về "mã hóa thông tin" - đó là một cơ chế nhất định để diễn giải thông tin sang một dạng khác, chỉ có thể được nhận dạng khi biết cách nó được giải mã.
Mật mã Vigenère là một trong những phương pháp mã hóa đa pha thông tin bằng cách thực hiện các thay đổi trong văn bản chữ mà chỉ có thể đọc được khi biết các khóa. Sự thay thế đa pha này không phải được phát minh ra cùng một lúc. Nhà khoa học đầu tiên mô tả phương pháp này là J. Battista Bellaso. Ông đã làm điều này trong các trang của cuốn sách La cifra del. Dấu hiệu. Tuy nhiên, vào năm 1553, phương pháp này được đặt theo tên của B. Vigenère, một nhà ngoại giao từ Pháp. Phương pháp của nó khá đơn giản để hiểu và thực thi. Nó cũng không thể tiếp cận được với bình thườngcông cụ phân tích mật mã.
Dữ liệu lịch sử
L. Alberti, một chuyên gia nổi tiếng trong lĩnh vực kiến trúc và triết học, vào năm 1466 đã cung cấp cho việc kiểm tra và đánh giá một luận thuyết có chứa thông tin về mã hóa, ông được cử đến văn phòng của Giáo hoàng. Thông tin cho biết về các cách khác nhau để thực hiện hành động này. Kết quả cuối cùng của công việc đã được ông trình bày trong một phương pháp mã hóa dữ liệu do chính ông phát triển, mà ông gọi là "một mật mã xứng đáng với các vị vua." Cơ chế mã hóa này là một cấu trúc đa pha hình thành nên một đĩa mã hóa. Việc phát minh ra máy in ở Đức vào năm 1518 đã tạo ra không gian mới cho sự phát triển của mật mã.
Vào năm 1553, một bước nữa đã được thực hiện để cho phép lĩnh vực hoạt động của con người này phát triển. Điều này đã được thực hiện bởi J. Bellazo. Ông gọi tác phẩm của mình là "Mật mã của Signor Bellaso". Ở đây, một cụm từ hoặc một từ đã được sử dụng làm khóa, được dùng như một mật khẩu. Trong tương lai, những ý tưởng này đã được chuyển hóa bởi người đồng hương của Bellaso, cụ thể là J. B. Porta. Thay đổi chính là đề xuất bỏ thứ tự bảng chữ cái tiêu chuẩn trong hàng đầu tiên của bảng và do đó, chuyển sang thứ tự lấy từ các chủ đề tùy ý có thể được sử dụng làm khóa cần thiết để giải mã. Theo các bài học về mật mã, các hàng của bảng vẫn giữ nguyên sự thay đổi theo chu kỳ. Cuốn sách "Về thư từ bí mật" do Porta xuất bản bao gồm thông tin về mật mã bigram.
Giữa thế kỷ 16,Nước Ý. Ở đây đã xuất hiện một ấn bản sách về công trình của G. Cardano, nhằm phản ánh sự đổi mới trong các ý tưởng mật mã. Ví dụ, khái niệm về “mạng lưới Cardano” đã xuất hiện.
Sau khi Blaise làm quen với các tác phẩm của Bellazo, Cardano và các nhà tư tưởng khác, anh ấy cũng bắt đầu quan tâm đến công việc mật mã. Trong tương lai, ông đã tạo ra mật mã Vigenère. Một công việc quan trọng khác của ông là viết một chuyên luận về mật mã. Trong đó, tác giả đã cố gắng đưa ra những kiến thức cơ bản về mật mã điều khiển học.
Đánh giá về mật mã
Bảng Vigenère và các phương pháp mã hóa dữ liệu sau khi sử dụng nó có khả năng chống bẻ khóa kiểu "thủ công" cực kỳ tốt. Nhà toán học và nhà văn L. Carroll đã trao cho hệ thống mật mã này danh hiệu "không thể phá vỡ", mà ông đã bày tỏ trong một bài báo về "Mật mã chữ cái" xuất bản năm 1868
59 năm sau, một trong những tạp chí của Mỹ đã nói về phương pháp mã hóa đa pha đối với văn bản theo nghĩa đen của Vigenère, giống như Carroll đã làm trước đó. Tuy nhiên, vào thế kỷ 19, phương pháp Kasiska đã được phát minh, phương pháp này có thể bác bỏ những tuyên bố này bằng cách phá vỡ hệ thống mật mã.
Gilbert Vernam đã cố gắng cải thiện mật mã bị hỏng, nhưng ngay cả khi tính đến việc cải tiến nó, ông vẫn không ổn định đối với phân tích mật mã. Trong tương lai, chính Vernam đã thực sự tạo ra một hệ thống không thể giải mã được.
Thông tin chung
Bảng Vigenère cho bảng chữ cái tiếng Anh có nhiều dạng giải thích khác nhau trongcách thức hoạt động. Ví dụ, mật mã Caesar giả định sự hiện diện của sự thay đổi thứ tự bảng chữ cái theo một số vị trí nhất định. Ví dụ, một sự thay đổi ba chữ cái sẽ có nghĩa là chữ A sẽ trở thành D và B sẽ trở thành E. Ở đây, bất kỳ sự thay đổi nào cũng có thể có một ý nghĩa khác. Quá trình mã hóa có thể liên quan đến việc sử dụng các bảng chữ cái đặc biệt hoặc các hình vuông Vigenère (bảng). 26 ký tự đã được tạo cho bảng chữ cái Latinh và bất kỳ dòng nào tiếp theo trong chúng đều được dịch chuyển theo một số vị trí nhất định. Biểu tượng của từ đóng vai trò là một khóa xác định sự lựa chọn của bảng chữ cái được sử dụng.
Giải mã
Với sự trợ giúp của mã hóa Vigenère, các đặc điểm chung về tần suất lặp lại ký tự trong nguồn được "làm mờ". Tuy nhiên, vẫn có những tính năng mà sự xuất hiện trong văn bản được tái tạo thường xuyên. Điểm yếu chính của bảng mã này là sự lặp lại của các phím. Điều này cho phép bạn xây dựng một quy trình phân tích mật mã bao gồm hai giai đoạn:
- Xác định độ dài mật khẩu. Điều này được thực hiện bằng cách phân tích tần suất phân bố của các số thập phân văn bản khác nhau. Nói cách khác, họ lấy một nguồn có mật mã trong đó mỗi chữ cái thứ hai là một phần của mã, sau đó sử dụng chữ cái thứ ba, v.v. làm khóa.
- Việc sử dụng các công cụ phân tích mật mã, là tổng sốMật mã Caesar, có thể dễ dàng bị phá vỡ bằng cách xem xét chúng tách biệt với nhau.
Độ dài được xác định bằng các bài kiểm tra Kasiska và Friedman.
Phương pháp Kasiska
Người đầu tiên có thể phát triển một thuật toán để phá vỡ phương pháp mã hóa Vigenère là C. Babbage. Như một sự khích lệ, anh ta đã sử dụng thông tin nhận được trong một cuộc trao đổi thư từ với J. Thwaites, nơi anh ta tuyên bố rằng anh ta có thể phát triển một hệ thống mã hóa mới. Charles Babbage đã chứng minh điều ngược lại với người đối thoại của mình bằng cách giảm anh ta thành một trường hợp cụ thể trong công việc của Vigenère. Tweiss sau đó khuyên Charles nên hack nguồn. Việc giải mã văn bản đã che giấu các từ trong bài thơ của A. Tennyson, và từ khóa là tên của vợ ông, Emily. Việc công bố khám phá không diễn ra theo yêu cầu của chính kẻ bẻ khóa. Thuật toán tương tự đã được phát hiện bởi một sĩ quan quân đội Phổ, Friedrich Wilhelm Kasiska, người mà sau đó nó được đặt tên.
Ý tưởng dựa trên kỹ thuật dòng khóa tuần hoàn. Dạng tự nhiên của ngôn ngữ cũng chứa các tổ hợp chữ cái có thể được lặp đi lặp lại thường xuyên và được gọi là bigrams và bát quái. Tần suất lặp lại của chúng cho phép cơ hội xuất hiện sẽ giúp xác định khóa giải mã. Khoảng cách giữa sự lặp lại của các cấu trúc nhất định phải tương ứng với độ dài của khẩu hiệu. Bằng cách tính toán tổng thời lượng dài nhất của mỗi khoảng cách như vậy, có thể thu được giả thuyết hoạt động cho độ dài khóa.
Kappa thử nghiệm
Một cách khác để giải mãBảng Vigenère và bảng mã kết quả từ nó có thể được coi là một phép thử do V. Fridman tạo ra. Phương pháp này được phát triển vào năm 1920. Ở đây, khái niệm chỉ số đối sánh được sử dụng, có thể đo tần suất lặp lại của các ký tự cụ thể, cho phép phá vỡ hệ thống mật mã. Có thông tin mà các ký tự được chọn ngẫu nhiên có thể khớp với xác suất xấp xỉ bằng 0,067% (đối với tiếng Anh), có thể xác định xác suất khớp của chúng trong văn bản. Điều này cho phép bạn tạo ước tính độ dài khóa.
Phân tích tần suất
Sau khi bạn có thể xác định kích thước của độ dài khóa, bạn có thể bắt đầu lắp văn bản vào các cột khác nhau, trong đó chúng sẽ tương ứng với một số ký tự chính. Tất cả các cột được hình thành nhờ vào văn bản gốc, được mã hóa bằng mật mã Caesar. Và chìa khóa của phương pháp mã hóa này là một đơn vị giọng nói cho hệ thống Vigenère. Sử dụng các công cụ cho phép phá mật mã Caesar, chúng tôi sẽ hoàn thành việc giải mã văn bản.
Một dạng cải tiến của bài kiểm tra Kasiska, được gọi là phương pháp Kirchhoff, dựa trên việc so sánh sự xuất hiện của tần số với các ký hiệu nhất định trong mỗi cột. Nhờ chúng, tần số lặp lại của một ký tự trong các văn bản nguồn được so sánh. Làm thế nào để sử dụng bảng Vigenère, biết tất cả các ký hiệu của các khóa, nó trở nên rõ ràng đối với nhà phân tích mật mã và sẽ không khó để đọc nó trong quá trình giải mã cuối cùng. Các phương pháp của phương pháp Kirchhoff không được áp dụng trong trường hợp mạng các chữ cái đã cho bị xáo trộn. Có nghĩa là, có một sự khác biệt so với trình tự tiêu chuẩncác chữ cái trong bảng chữ cái. Tuy nhiên, điều quan trọng cần biết là kiểm tra đối sánh vẫn có thể so sánh với phương pháp Kasiska và do đó chúng có thể được sử dụng để xác định độ dài của các khóa cho các trường hợp đặc biệt.
Biến
Hệ thống bảng chữ cái có thể dựa trên nhiều ô vuông khác, trong đó có khá nhiều ô vuông và rất dễ nhớ. Áp dụng ngang bằng với quảng trường Vigenère. Các phép loại suy nổi tiếng bao gồm một hình vuông được đặt theo tên Đô đốc F. Buford. Nó đại diện cho các hàng của bảng Vigenère, nhưng hướng ngược lại. Ngài Francis Beaufort là người đã tạo ra thang đo để xác định tốc độ của các luồng gió.
Tổng hợp
Có thể xem ví dụ về bảng Vigenère trong hình bên dưới.
Với dữ liệu chung về phương pháp mã hóa này, lịch sử, sự phát triển và mối quan hệ của nó với các nhà khoa học khác nhau, các phương pháp giải mã, ưu và nhược điểm, giờ đây chúng ta có thể xác định rõ khái niệm này như một cách đặc biệt để chuyển đổi thông tin từ dạng này sang dạng khác với nhằm mục đích che giấu dữ liệu gốc khỏi một số người nhất định. Khả năng mã hóa thông điệp là một thành phần chiến lược quan trọng trong tất cả các cuộc chiến tranh của loài người.
