Cilindru Jefferson

Cilindrul Jefferson  este un encoder inventat de Thomas Jefferson , format din 36 de discuri, fiecare dintre ele având un alfabet de 26 de litere (în ordine), discurile sunt puse pe o axă și se pot roti în jurul acesteia.

Istoricul creației

Cilindrul Jefferson este unul dintre primele cifruri moderne, proiectat de Jefferson între 1790 și 1800. Jefferson și-a numit sistemul de criptare „cifrul discului”. El însuși nu era sigur de fiabilitatea invenției sale, prin urmare a tratat-o ​​cu prudență și, fiind președintele Statelor Unite, nu a folosit-o, ci a continuat să folosească coduri și cifruri tradiționale. A ținut legătura cu matematicianul R. Pattersen pentru a analiza această invenție [1] . Deoarece Jefferson nu și-a impus utilizarea invenției, aceasta a intrat curând în arhivă. În secolul al XX-lea, când invenția a fost găsită și amintită din nou, a fost recunoscută ca un dispozitiv de criptare foarte rezistent la criptoanaliză, iar Jefferson însuși a fost numit „părintele criptografiei americane”.

Cum funcționează

Designul codificatorului este următorul: un cilindru de lemn este pus pe o axă și tăiat în 36 de discuri, fiecare dintre aceste discuri este marcat cu alfabetul englez în ordine aleatorie, discurile se pot roti independent unul de celălalt. O linie este evidențiată deasupra suprafeței cilindrului, sub care va fi colectat textul simplu. Textul de criptat este împărțit în blocuri de 36 de caractere. Prima literă a blocului este situată pe primul disc și este fixată sub linia evidențiată, a doua - pe următorul disc și așa mai departe.Textul cifrat este citit de pe orice altă linie, cu excepția liniei de text simplu. Decriptarea se realizează pe același codificator: textul cifrat este compilat sub linia evidențiată, textul simplu este căutat printre liniile paralele, prin găsirea unui mesaj semnificativ. Teoretic, este posibil să se găsească text cu sens pe mai multe rânduri, dar în practică, un astfel de text a fost găsit doar într-un singur rând; și chiar dacă textul cu sens ar putea fi găsit în mai multe rânduri, atunci la pasul următor (pe următorul bloc de 36 de litere), linia după care urmează să fie citit textul simplu este determinată fără ambiguitate. Cheia este ordinea literelor pe fiecare dintre discuri și ordinea discurilor pe axa [1] . Numărul de chei este foarte mare: . Chiar dacă presupunem că cilindrul în sine ar putea cădea în mâinile unui atacator, numărul de chei este totuși foarte mare: Ordinea cilindrilor schimbată periodic: o comandă poate fi folosită pentru unul sau mai multe mesaje sau nu se poate modifica în timpul zi.

Exemplu de cifrare

Cartea Secret History: The Story of Cryptology (2013), Craig P. Bauer, oferă acest cifr:

Acest cifru a fost creat în 1915 de un criptograf al armatei americane și, în prezent, nu a fost încă descifrat. Bauer a emis ipoteza că acest cifru a fost creat folosind cifrul Jefferson, deci nu a putut fi descifrat. [2] .

Analogii

Deoarece cifrul Jefferson a căzut în arhivă, invenția a fost repetă de alți criptografi.

cilindrul lui Bazery

La sfârșitul secolului al XIX-lea, invenția a fost repetată de Étienne Bazéry . Cilindrul său era format din 20 de discuri, fiecare dintre acestea fiind marcat cu 25 de caractere ale alfabetului englez. Invenția sa a fost refuzată să fie folosită, numind-o prea complicată atât de utilizat, cât și de fabricat. Baseri și-a simplificat invenția declarând ordinea literelor ca nu secretă, iar pentru ușurința memorării, această ordine a fost ușor formată din fraze de slogan. Această simplificare a slăbit foarte mult cifrul, a devenit nesigur, ceea ce a fost arătat de marchizul de Viary când l-a deschis. Cifrul lui Bazeri nu a fost niciodată adoptat [1] .

Hitt Encoder

La începutul secolului XX, ideea a fost repetată de Parker Hitt cu referire la Bazeri, aici s-au folosit benzi în loc de cilindri [1] .

M-94

În anii 20 ai secolului XX, ideea s-a repetat din nou în SUA, au recunoscut-o ca fiind stabilă, au adoptat-o ​​și au creat mașina M-94. Mașina era compusă din 25 de discuri subțiri cu un alfabet, care se roteau pe o axă de 110 mm lungime. A fost folosit de armata SUA din 1922 până în 1943. [3]

Dispozitivul lui Vavi

În 1916, invenția s-a repetat în Rusia. A fost realizat de locotenentul Popazov, ulterior s-a numit „Vavi Device”. Structura dispozitivului era asemănătoare cu cea a cilindrului Jefferson, dar în loc de discuri s-au folosit 20 de inele, purtate unul lângă celălalt pe cilindru. La 18 inele a fost aplicat un alfabet mixt de 30 de litere, iar la primul și ultimul inel au fost aplicate numere de la 1 la 30. Cheia pentru acest dispozitiv era un set: un număr, o literă și o „cheie de pas” (două litere ). Pentru criptare, mesajul a fost împărțit în blocuri de 17 caractere, fiecare bloc a fost criptat separat. Mai întâi, a fost găsit un număr determinat de cheie, o literă a fost așezată vizavi, care era și cheia, iar în fața lor era aliniat un bloc dintr-un mesaj deschis. Apoi mesajul a fost criptat: sub litera cheii, au fost găsite două litere ale „cheii pasului”, apoi caracterele impare au fost înlocuite cu caractere din linia corespunzătoare primei litere a „cheii pasului”, caractere pare - a doua, adică personajele au fost preluate alternativ din rânduri diferite. Acest cifru a avut o diferență semnificativă față de cilindrul Jefferson - textul cifrat a fost ales într-un mod unic. Invenția nu a fost utilizată pe scară largă [1] .

Atacul de Viary

În 1893, de Viary a efectuat un atac cu succes asupra cilindrului lui Bazery. Atacul se bazează pe presupunerea că un dispozitiv de criptare este disponibil pentru atacator, adică este cunoscută ordinea literelor de pe fiecare disc. De asemenea, atacul va necesita un cuvânt probabil (adică un cuvânt care este foarte probabil să apară în textul simplu), acest cuvânt nu trebuie să fie prea lung pentru a nu fi întrerupt de schimbarea periodică a șirurilor de cifră. De Viary și-a demonstrat atacul pentru cilindrul Bazeri și textul cifrat Giverge (se știe că mesajul are o temă militară):

Cuvântul probabil să fie „diviziune”. Multe criptocaractere întâlnite sunt citite vertical sub caracterele text simplu. Deoarece locația literelor de pe discuri este cunoscută, se știe, de asemenea, cu ce literă va fi înlocuită litera text simplu atunci când este deplasată cu un anumit număr de caractere pe disc. Figura prezintă toată criptarea posibilă a fiecărui caracter al textului simplu, cu o schimbare de 1 caracter (stânga), cu o schimbare de 4 caractere (dreapta).

Pentru fiecare poziție a unui cuvânt probabil, se poate determina dacă toate caracterele corespunzătoare vor fi printre cele disponibile. Adică, pentru cuvântul „diviziune” trebuie să se întâlnească 8 litere consecutive ale textului cifrat (cu o schimbare fixă) în pozițiile corecte (adică în ordinea corectă). Deci, toate schimburile posibile sunt verificate secvenţial până la primul meci. În atacul lui de Viary, un astfel de meci a fost găsit la un schimb de patru și cu combinația HLOERTXV. Adică, ordinea discurilor este deja parțial determinată (pe baza figurii anterioare).

Astfel, cunoscând această ordine, se pot decripta cuvinte sau fragmente ale acestora în alte rânduri ale textului cifrat în aceleași poziții. De exemplu, a treia linie reprezintă cuvântul „departas”.

Pot exista schimburi diferite pentru fiecare rând (pentru al treilea rând, schimbul este de 22). Cunoscând limba franceză, cuvântul „departas” poate fi continuat în două moduri „departasixheures” și „departaseptheures”. Presupunem că 6 ore este destul de devreme și începem decodarea în continuare folosind cuvântul „departaseptheures”. Testăm fragmentul său „ptheures” în a patra linie.

Acest lucru determină poziția a încă cinci discuri în mod unic și a trei discuri în mod ambiguu (două variante fiecare).

Decriptarea ulterioară are loc conform aceleiași scheme de selectare a finalului logic al cuvântului. Astfel, poziția tuturor discurilor este cunoscută și mesajul este ușor de decriptat.

Sfârșitul mesajului este umplut cu spații libere. Atacul funcționează și în absența unui cuvânt probabil, folosind, de exemplu, terminația standard pentru „ation” în engleză și franceză [4] .

Note

  1. ↑ 1 2 3 4 5 A. V. Babash, doctor în științe fizice și matematice, profesor, Yu. I. Goliev, D. A. Larin, Ph.D., G. P. Shankin, Dr. .t.s., profesor Ideile criptografice ale secolului al XIX-lea — Confident Magazine
  2. ↑ Craig P. Bauer Secret History: The Story of Cryptology
  3. ↑ F. Bauer. Metode și principii ale criptologiei - Mir, 2006 - S. 147-149
  4. ↑ F. Bauer. Metode și principii de criptologie - Lumea, 2006 - S. 306-311

Vezi și

Literatură