Одночастевые и двухчастевые коды
Большинство кодов предполагает использование кодовой книги, которая может содержать тысячи кодовых групп. В кодах, которыми пользуются военные, буквы, числа и фразы обычно представляются кодовыми группами из четырех или пяти букв (цифр). Кодовые группы совсем не обязательно должны состоять из одинакового числа символов. Так, знаменитая телеграмма Циммермана от января 1917 года, которая была дешифрована британскими криптоаналитиками и стала главным фактором, повлиявшим на решение Америки о вступлении в войну, представляла собой смесь четырехзначных и пятизначных цифровых кодовых групп (см.[6.1]). Главное достоинство кода состоит в большом количестве возможных кодовых групп: их может быть 10 тысяч в случае четырехзначного цифрового кода, и почти 12 миллионов для пятизначного буквенного. Недостатки кода заключаются в том, что
пользователи кода вынуждены носить с собой кодовые книги, а также
если противник получит копию этой книги (либо захватив ее, либо вскрыв код), он сможет непосредственно читать все последующие сообщения.
По этим причинам коды больше подходят для использования в посольствах и крупных воинских частях (например, на кораблях), чем для индивидуального применения.
Вскрытие кода значительно облегчается, если код является одночастевым, то есть когда одна и та же кодовая книга используется как для зашифрования, так и для расшифрования. В этом случае кодовые группы, соответствующие словам и фразам, близко расположенным в словаре, будут также близки и по своим числовым значениям. Например, раздел четырехзначной одночастевой кодовой книги может выглядеть, как показано в таблице 6.2.
Таблица 6.2
A | 0001 |
ABLE | 0013 |
AFTER | 0023 |
AM | 0051 |
AN | 0075 |
AND | 0078 |
ANY | 0081 |
AS | 0083 |
ASK | 0091 |
AT | 0097 |
Обычно используются не все из 10 тысяч возможных кодовых групп. В них могут быть оставлены промежутки, чтобы в дальнейшем была возможность при желании вставить в код другие слова и фразы.
С криптографической точки зрения одночастевой код дает слишком большое преимущество криптоаналитику, поскольку он может догадаться о значении еще не установленных кодовых групп, поискав в словаре подходящие слова, близкие к уже установленным. Эту слабость можно устранить, если сделать числовой порядок кодовых групп независимым от алфавитного или числового порядка кодируемых слов. В таком случае мы получаем двухчастевой код, поскольку пользователям теперь понадобятся две кодовые книги - одна для зашифрования, другая для расшифрования. Тогда вышеприведенные кодовые слова в книге для зашифрования могут выглядеть, например, как в таблице 6.3, а книга для расшифрования могла бы начинаться так, как показано в таблице 6.4, и так далее.
Таблица 6.3
A | 5832 |
ABLE | 2418 |
AFTER | 6941 |
AM | 9075 |
AN | 6948 |
AND | 4729 |
ANY | 8532 |
AS | 4271 |
ASK | 2163 |
AT | 1894 |
Таблица 6.4
0005 | TOMORROW |
0009 | ATTACK |
0014 | COME |
В любом случае, широко распространенным словам будут, скорее всего, сопоставлены несколько кодовых групп, а пользователи проинструктированы об использовании всех альтернативных вариантов в "случайном" порядке.
Хотя коды, не подвергаемые повторному шифрованию, не обеспечивают высокого уровня секретности, тем не менее они на самом деле применялись в военное время. Во время Второй мировой войны на итальянском военно-морском флоте для зашифрования сообщений низкой степени секретности использовался одночастевой код Менгарини (см. [6.2]), а на японском военно-морском флоте применялся двухчастевой код, который сами японцы называли OTSU, а англичане - JN4 (см. [6.3]). Несколько иной код применялся на подводных лодках германского флота: в нем кодовые группы состояли из двух букв, за которыми следовали четыре цифры. Таким образом они сообщали о своем местонахождении в Атлантике и получали приказы атаковать караваны судов Союзников. Буквенные символы кода перешифровывались по таблице замены диграфов; цифры тоже могли быть изменены (см. [6.4]).
Yandex.RTB R-A-252273-3
- Глава 1. Введение 10
- Глава 9. Шифрмашина "Энигма" 130
- Глава 10. Шифрмашина "Хагелин" 152
- Глава 11. После "Энигмы" 172
- Глава 12. Криптография с открытым ключом 179
- Глава 13. Шифрование и Интернет 188
- Предисловие
- Глава 1. Введение Некоторые аспекты безопасности связи
- Шифр Юлия Цезаря
- Несколько основных определений
- Три этапа дешифрования: идентификация, взлом системы и вскрытие ключей.
- Коды и шифры
- Оценка стойкости системы шифрования
- Коды, обнаруживающие и исправляющие ошибки
- Другие методы сокрытия содержания сообщений
- Модульная арифметика
- Модульное сложение и вычитание букв
- Заключение
- Глава 2. От Юлия Цезаря до простой замены Шифры Юлия Цезаря и их вскрытие
- Шифры простой замены
- Вскрытие шифра простой замены
- Частоты встречаемости букв в других языках, кроме английского
- Сколько знаков необходимо для дешифрования простой замены?
- Глава 3. Многоалфавитные системы Усиление системы Юлия Цезаря: шифры Вижанэра
- Вскрытие шифра Вижанэра
- Индикаторы
- Одноключевые сообщения
- Распознавание одноключевых сообщений
- Какой объем текста необходим для дешифрования шифра Вижанэра?
- Цилиндр Джефферсона
- Глава 4. Шифры-головоломки
- Перестановки
- Простая перестановка
- Двойная перестановка
- Другие виды перестановок
- Регулярные перестановочные таблицы
- Нерегулярные перестановочные таблицы
- Оценка стойкости шифров перестановки
- Общая концепция двойного шифрования
- Глава 5. Двухбуквенные шифры
- Замена "монограф-диграф"
- Мдпм-шифры
- Система "диграф-диграф"
- Шифр Плейфера*)
- Расшифрование в системе Плейфера
- Криптоаналитические аспекты системы Плейфера
- Двойной шифр Плейфера
- Глава 6. Коды Характеристики кодов
- Одночастевые и двухчастевые коды
- Код плюс аддитивное шифрование
- Глава 7. Шифры для шпионов
- Шифры-решетки
- Книжные шифры
- Использование книжного шифра
- Частоты встречаемости букв в книжных шифрах
- Вскрытие книжного шифра
- Индикаторы
- Катастрофические ошибки при использовании книжного шифра
- Шифры "агента Гарбо"
- Первый шифр "агента Гарбо"
- Второй шифр "агента Гарбо"
- Одноразовый блокнот
- Глава 8. Получение случайных чисел и букв Случайные последовательности
- Получение случайных последовательностей
- Бросание монеты
- Бросание костей
- Извлечение из урны (по типу лотереи)
- Космические лучи
- Шум от усилителей
- Псевдослучайные последовательности
- Линейные рекурренты
- Использование последовательности двоичных знаков гаммы для шифрования
- Двоичные линейные последовательности как генераторы гаммы
- Криптоанализ линейной рекурренты
- Повышение стойкости двоичной гаммы
- Генераторы псевдослучайных чисел
- Метод срединных квадратов
- Линейные конгруэнтные генераторы
- Глава 9. Шифрмашина "Энигма" Историческая справка
- Первая "Энигма"
- Шифрование с использованием контактных колес
- Шифрование в "Энигме"
- Коммутатор "Энигмы"
- Ахиллесова пята "Энигмы"
- Цепочки индикаторов в "Энигме"
- Выравнивание цепочек
- Идентификация колеса r1 и его угловой установки
- Двойное шифрование в "Энигме"
- "Энигма" Абвера
- Глава 10. Шифрмашина "Хагелин" Историческая справка
- Конструкция шифрмашины «Хагелин»
- Шифрование при помощи шифрмашины "Хагелин"
- Выбор установок барабана в шифрмашине "Хагелин"
- Теоретический объем перебора для шифрмашины "Хагелин"
- Вскрытие установок "Хагелина" по отрезку гаммы
- Дополнительные возможности шифрмашины "Хагелин"
- Смещение
- Определение смещения по шифрованному тексту
- Перекрытия
- Вскрытие шифрмашины "Хагелин" только по шифрованному тексту
- Глава 11. После "Энигмы" sz42 - предтеча электронных машин
- Описание шифрмашины sz42
- Шифрование в машине sz42
- Вскрытие шифрмашины sz42 и определение ее угловых установок
- Модификации шифрмашины sz42
- Глава 12. Криптография с открытым ключом Историческая справка
- Вопросы безопасности
- Защита программ и данных
- Шифрование программ, данных и сообщений
- Задача распределения ключей
- Система ключевого обмена Диффи-Хеллмана
- Стойкость системы Диффи-Хеллмана
- Глава 13. Шифрование и Интернет Обобщение шифра простой замены
- Факторизация больших целых чисел
- Стандартный метод факторизации
- Малая теорема Ферма
- Теорема Ферма-Эйлера (для случая системы rsa)
- Ключи зашифрования и расшифрования в системе rsa
- Процессы зашифрования и расшифрования в системе rsa
- Каким образом хозяин ключей отвечает корреспондентам?
- Американский Стандарт Шифрования Данных (des)*)
- Общие сведения
- Процедура зашифрования
- Процедура расшифрования
- Стойкость des-алгоритма
- Зацепление
- Реализации des-алгоритма
- Совместное использование алгоритмов rsa и des
- Полезное замечание
- После des-алгоритма
- Проверка подлинности сообщения и удостоверение подлинности подписи
- Криптография эллиптической кривой
- Приложение. Математические вопросы Глава 2 м1. Совпадения знаков в алфавитах замены
- М2. Снижение стойкости при использовании взаимно-обратных алфавитов
- M3. Парадокс дней рождения
- Глава 3 м4. Евклидово доказательство бесконечности множества простых чисел
- Глава 6 м5. Последовательность чисел Фибоначчи
- Глава 7 м6. Частота встречаемости букв для книжного шифра
- М7. Одноразовый блокнот дешифровать невозможно
- Глава 8 м8. Частота появления случайных чисел на странице
- М9. Комбинирование двух последовательностей двоичных знаков гаммы, имеющих отклонения
- М10. Последовательность типа Фибоначчи
- М11. Двоичные линейные рекурренты
- M12. Восстановление двоичной линейной рекурренты по отрезку гаммы
- М13. Получение псевдослучайных чисел
- Глава 9 м14. Распайка колёс шифрмашины "Энигма"
- М15. Число возможных отражателей шифрмашины "Энигма"
- М16. Вероятность одноключевых сообщений для "Энигмы"
- М17. Среднее число индикаторов, необходимое для построения полных цепочек
- Глава 10 м18. Число возможных барабанов шифрмашины "Хагелин"
- М19. Максимальная кратность значения зацепления, которая может встретиться при вычислении разности гаммы шифрмашины "Хагелин"
- M20. Определение смещения шифрмашины "Хагелин" с помощью коэффициента корреляции
- Глава 13 m21. (Порядок роста количества простых чисел)
- M22. Вычисление остатка с использованием модульной арифметики
- М23. Доказательство теоремы Ферма-Эйлера
- М24. Нахождение чисел, "предположительно" являющихся простыми
- M25. Алгоритм Евклида
- М26. Эффективность возведения в степень методом последовательного возведения в квадрат
- М27. Число ложных ответов при дешифровании des-алгоритма методом "встречного поиска "
- М28. Криптография эллиптической кривой
- Решения задач Глава 2
- Глава 3
- Глава 4
- Глава 5
- Глава 6
- Глава 7
- Глава 8
- Глава 9
- Глава 10
- Глава 11
- Глава 13
- Литература
- Глава 1
- Глава 2
- Глава 3
- Глава 4
- Глава 5
- Глава 6
- Глава 7
- Глава 8
- Глава 9
- Глава 10
- Глава 11
- Глава 12
- Глава 13