Payamvdn/NorthPersian_fa_wiki huggingface dataset:
رد، "کلید" این پیام است. هر حرف از پد با راهی از قبل تعیین شده، با حرفی از پیام ترکیب می شود. (این که به هر حرف یک مقدار عددی نسبت دهیم، مثلا "a" را صفر و "b" را یک و ... بدانیم، کاری مرسوم است ولی اجباری نیست.) در این مثال، روش ترکیب کردن کلید و پیام با استفاده از جمع پیمانه ای است. در این روش مقدار عددی هر حرف در پیام و معادل آن در کلید، باهم در پیمانه 26 جمع می شوند. پس مثلا اگر کلید با "XMCKL" آغاز شده باشد و پیام همان "HELLO" باشد، کد گذاری به صورت زیر انجام می شود: H E L L O message 1 7 (H) 4 (E) 11 (L) 11 (L) 14 (O) message 2 + 23 (X) 12 (M) 2 (C) 10 (K) 11 (L) key 3 = 30 16 13 21 25 message + key 4 = 4 (E) 16 (Q) 13 (N) 21 (V) 25 (Z) (message + key) mod 26 5 E Q N V Z → ciphertext 6 اگر عددی از 25 بزرگتر است، باقی مانده آن بعد از کم کردن از 26 در مدل جمع پیمانه ای استفاده می شود. این به سادگی یعنی اگر محاسبات به بعد از حرف "Z" کشیده شود، دوباره از "A" آغاز می کنیم. در نتیجه متن رمز شده ای که قرار است برای باب بفرستیم، "EQNVZ" است. باب از صفحه کلید معادل استفاده می کند و با همان روش فقط به صورت برعکس ب
ه متن اصلی می رسد. اینجا کلید از متن رمز شده کم می شود و با استفاده از محاسبات پیمانه ای پاسخ داده می شود: E Q N V Z ciphertext 1 4 (E) 16 (Q) 13 (N) 21 (V) 25 (Z) ciphertext 2 - 23 (X) 12 (M) 2 (C) 10 (K) 11 (L) key 3 = -19 4 11 11 14 ciphertext – key 4 = 7 (H) 4 (E) 11 (L) 11 (L) 14 (O) ciphertext – key (mod 26) 5 H E L L O → message 6 مشابه بالا، اگر جواب منفی شود، با 26 جمع می شود تا آن را صفر یا مثبت کند. در نتیجه باب می تواند پیام آلیس "HELLO" را بازیابی کند. هردو نفر یعنی باب و آلیس برگه کلید را بلافاصله پس از مصرف نابود می کنند؛ در نتیجه از استفاده دوباره و حمله به رمز، جلوگیری می شود. سازمان امنیت ملی معمولا برای ارگان های خود پدهای یکبار مصرف چاپ شده بر روی برگه های کوچک و مشتعل شونده میفرستاد. این برگه ها به صورت شیمیایی تبدیل به نیتروسلولوز می شدند که درنتیجه فورا می سوختند و خاکستری به جا نمی گذاشتند. پدهای یکبار مصرف کلاسیک که برای جاسوسی بودند، از پدهای بسیار ریز، برگه های راحت مخفی شونده، مداد تیز و یک سری محاسبات ذهنی استفاده می کردند. این متد اکنون می تواند به صورت یک برنامه نرم افزاری پیاده
سازی شود که از فایل های داده به عنوان ورودی (متن اصلی)، خروجی (متن رمزشده) و کلید (همان دنباله رندوم مورد نیاز) استفاده میکند. عملیات xor معمولا برای ترکیب کردن متن اصلی و المان های کلید استفاده می شود. این روش به ویژه در کامپیوترها جالب توجه است چون معمولا یک دستورالعمل ماشین محلی است و درنتیجه بسیار سریع است. ولی به هرحال سخت است که مطمئن شویم که کلید واقعا رندوم است، یکبار استفاده شده است، هیچ وقت برای دشمن احراز نمی شود و بعد از استفاده کاملا نابود می شود. پیاده سازی بخش های اضطراری یک برنامه نرم افزاری پد یکبار مصرف، چالش های واقعی را ایجاد می کند؛ مثلا جابه جایی امن، ارسال متن اصلی، کلید واقعا رندوم و استفاده تنها یکباره از کلید. تلاش در کشف متن رمز شده. در ادامه مثال بالا، فرض کنید ایو می تواند به متن رمزشده آلیس یعنی "EQNVZ" دسترسی پیدا کند. اگر ایو بی نهایت زمان داشت، می توانست بفهمد کلید "XMCKL" می تواند متن اصلی "HELLO" را ایجاد کند ولی همچنین می فهمید که کلید "TQURI" می تواند متن اصلی "LATER" را ایجاد کند که آن هم به طور برابر یک پیام قابل قبول است. 1 4 (E) 16 (Q) 13 (N) 21 (V) 25 (Z) ciphertext
− 19 (T) 16 (Q) 20 (U) 17 (R) 8 (I) possible key 2 = −15 0 −7 4 17 ciphertext-key 3 = 11 (L) 0 (A) 19 (T) 4 (E) 17 (R) ciphertext-key (mod 26) 4 درواقع، ممکن است که از "رمزگشایی" متن رمز شده، به هر پیامی رسید که همان تعداد کاراکتر را دارد و به سادگی با کلید متفاوتی ایجاد شده است؛ در حالی که هیچ اطلاعاتی در متن رمزشده وجود ندارد که به ایو اجازه دهد از بین تعابیر مختلف متن رمز شده انتخاب کند. امنیت کامل. پدهای یکبار مصرف از نظر صورت نظریه اطلاعات امن هستند که یعنی پیام رمز شده (مثلا متن رمزی) هیچ اطلاعاتی را در مورد پیام اصلی به رمزگشا ارائه نمی دهد (مگر بیشترین طول ممکن برای پیام). این یک مفهوم بسیار قوی از امنیت است که اولین بار در زمان جنگ جهانی دوم توسط کلاد شانون رشد یافت و درهمان زمان ها از نظر ریاضی اثبات کرد که این موضوع برای پد یکبار مصرف صحیح است. نتایج او در "مجله فنی بل لبز" در سال 1949 منتشر شد. پدهای یکبار مصرف اگر به درستی استفاده شوند حتی برای دشمنانی که قدرت محاسبه بی نهایت دارند، غیر قابل درک هستند. کلاد شانون با استفاده از ملاحظات نظریه اطلاعات ثابت کرد پد یکبار مصرف دارای خاصیتی است که او به
آن نام "امنیت کامل" را داد. این به این معنی است که متن رمز شده C دقیقا هیچ اطلاعات اضافه ای در مورد متن اصلی نمی دهد. این به این دلیل است که با استفاده از یک کلید واقعا رندوم که فقط یکبار استفاده می شود، یک متن رمز شده می تواند به هر نوع متن اصلی با همان طول تبدیل شود و همه آنها به طور یکسان ممکن هستند. در نتیجه احتمال پیشین از متن اصلی M با احتمال پسین از متن اصلی M که که هر دو یک متن رمز شده را بدهند، برابر است. از نظر ریاضی، این موضوع به صورت formula_1تعریف شده است؛ به نحوی که formula_2 انتروپی اطلاعات متن اصلی است و formula_3 احتمال شرطی انتروپی متن اصلی است که متن رمز شده C را داده است. (در اینجا H حرف یونانی بزرگ اتا است.) این نشان می دهد که برای هر پیام M و متن رمزشده C، باید حداقل یک کلید K وجود داشته باشد که آنها را به عنوان پد یکبار مصرف به هم ربط دهد. به گفتار ریاضیاتی، این یعنی formula_4 که C، M و K مقدار مشخص متن اصلی، متن رمز شده و کلید را نشان می دهد. درواقع اگر بخواهید از هر متن اصلی در فضای پیام M به هر رمز در فضای رمزشده C برسید (رمزگذاری) یا از هر رمز در فضای رمزشده C به هر متن اصلی در فضا
ی پیام M برسید (رمزگشایی) به حداقل formula_5 کلید نیاز دارید. (همه کلیدها با احتمال برابر formula_6 استفاده شده است تا از امنیت کامل مطمئن شویم.) یک راه دیگر برای توضیح امنیت کامل، این ایده است که برای هر پیام formula_7 در فضای پیام M و برای هر رمز c در فضای پیام C داریم: که در آن احتمالات را نشان می دهد و جانشین انتخاب یک کلید k از فضای کلید K با یک الگوریتم احتمالاتی E بر پایه شیر یا خط شده است. امنیت کامل یک مفهوم قوی از سختی رمز گشایی است. الگوریتم رمزنگاری متقارن متداول، از الگوهای پیچیده جایگذاری و جابه جایی استفاده می کند. در بهترین حالتی که هم اکنون استفاده می شود مشخص نیست که آیا یک پروسه رمزگشایی می تواند وجود داشته باشد که بتواند این تغییرات را بدون دانستن کلید استفاده شده در رمزگذاری به صورت معکوس انجام دهد یا خیر. (یا تا حد نیاز، بخشی را معکوس کند.) الگوریتم های رمزنگاری نامتقارن برپایه مسائل ریاضی هستند که تصور می شود حل آنها سخت است؛ مثلا تجزیه اعداد یا لگاریتم گسسته. به هرحال اثباتی وجود ندارد که این مسائل سخت هستند و یک شکاف ریاضیاتی می تواند آنها را نسبت به حملات آسیب پذیر کند. با اشاره به ا
منیت کامل، برخلاف الگوریتم رمزنگاری متقارن پد یکبار مصرف حتی در برابر حملات بررسی همه حالات، مصون می ماند. امتحان کردن همه کلیدها به سادگی همه متون اصلی را با احتمال برابر برای متن اصلی واقعی بودن، به دست می آورد. حتی با دانستن متن اصلی، مثلا با داسنتن بخش هایی از پیام، حملات بررسی همه حالات قابل استفاده نیست چون مهاجم نمی تواند به هیچ اطلاعاتی از بخش های دیگر کلید که برای رمزگشایی بقیه پیام لازم است، برسد. بخش های شناخته شده فقط بخش هایی از کلید که مربوط به خودشان است را فاش می کنند و آنها با یک حالت کاملا یک به یک به هم مربوط شده اند. هیچ بخشی از کلید به بخش دیگر آن وابسته نیست. پیتر شور و دیگران نشان داده اند که کامپیوترهای کوانتومی در حل کردن بعضی از مسائل سخت که امنیت رمزگذاری های نامتقارن را تضمین می کنند بسیار سریع تر هستند. اگر کامپیوترهای کوانتومی با بیت های کوانتومی کافی ساخته شوند و از پس محدودیت هایی برای تصحیح خطا بر بیایند، بعضی از الگوریتم های رمزنگاری کلید عمومی منسوخ می شوند. درحالی که پدهای یکبار مصرف همچنان امن باقی خواهند ماند. موضوعات رمزنگاری کوانتومی و رمزنگاری پس از کوانتوم را برای بحث
بیشتر در حوزه کامپیوترهای کوانتومی دربرابر امنیت اطلاعات مطالعه کنید. مشکلات. با وجود اثبات شانون بر امنیت کامل پدهای یکبار مصرف، آنها موانع جدی در عمل دارند چون به موارد زیر نیاز دارند: پدهای یکبار مصرف بعضی از مشکلات عملی فعلی را در رمزنگاری حل می کند. رمزهای با کیفیت بالا به صورت گسترده در دسترس هستند و امنیت آنها به عنوان یک نگرانی بزرگ در نظر گرفته نمی شود. استفاده از این رمزها تقریبا همیشه راحت تر از پدهای یکبار مصرف است. مقدار کلیدی که باید به صورت صحیح و امن ساخته شود، به صورت امن پخش شود و به صورت امن نگهداری شود خیلی کمتر است و رمزنگاری با کلید عمومی بر این مشکلات پیروز شده است. رندوم بودن واقعی. اعداد رندوم با کیفیت بالا سخت ساخته می شوند. توابع عدد رندوم سازی که در کتابخانه های بیشتر زبان های برنامه نویسی استفاده می شود برای استفاده در رمزنگاری مناسب نیستند. حتی آن رندوم سازهایی که برای استفاده معمولی در رمزنگاری مناسب هستند، مثل /dev/random و بسیاری از رندوم سازهای سخت افزاری، ممکن است از توابع رمزنگاری استفاده کنند که امنیت شان اثبات نشده است. یک مثال از اینکه اعداد رندوم واقعی چگونه می توانند
ساخته شوند با اندازه گیری تابش رادیواکتیو است. به طور ویژه استفاده یکباره بسیار ضروری است. اگر یک پد یکبار مصرف فقط دوبار استفاده شود، عملیات محاسباتی ساده می تواند آن را به رمز کلید جریانی کاهش دهد. اگر هر دو متن اصلی از یک زبان طبیعی (مثلا انگلیسی یا روسی) آمده باشد، با اینکه هردو آنها مخفی هستند، هر دو در معرض شانس بالای کشف با رمزگشایی تحلیلی و با ابهام کم هستند. البته یک پیام طولانی تر فقط می تواند در بخش هایی شکسته شود که با پیامی کوتاه تر همپوشانی دارد به علاوه احتمالا کمی بیشتر که با کامل کردن یک کلمه یا عبارت به دست می آید. مشهورترین استفاده از این آسیب پذیری مربوط برای پروژه ونونا اتفاق افتاد. توزیع کلید. از آنجایی که پد مانند هر مورد مخفی به اشتراگ گذاشته شده، باید به صورت امن ذخیره و عبور داده شود، و پد باید حداقل به اندازه پیام طول داشته باشد، معمولا هیچ فایده ای در استفاده از پد کردن یکبار مصرف وجود ندارد چون یک نفر می تواند به سادگی همان متن اصلی را به جای بفرستد (چون هردو می توانند طول برابر داشته باشند و باید امن نگه داشته شوند). به هرحال وقتی که یک پد بسیار طولانی به صورت امن ارسال شده باشد
(برای مثال یک دیسک کامپیوتری پر از داده های رندوم) می تواند برای بیشمار پیام در آینده استفاده شود البته تاجایی که جمع طول آنها با سایز این پد برابر شود. توزیع کوانتومی کلید هم با فرض کامپیوترهای کوانتومی خطاپذیر یک راه حل برای این مشکل ارائه می دهد. توزیع پد یکبار مصرف بسیار طولانی ساده نیست و معمولا یک ریسک عمده را مطرح می کند. پد ضرورتا کلید رمزگذاری است ولی برخلاف کلیدهای رمزهای مدرن باید خیلی طولانی باشد و برای انسان به خاطر سپردن آن خیلی سخت تر است. وسایل ذخیره سازی مانند فلش درایور، دی وی دی یا پخش کننده های صوتی دیجیتالی شخصی می توانند برای حمل یک پد یکبار مصرف خیلی بزرگ از جایی به جای دیگر به شکل غیر مشکوکی استفاده شوند؛ ولی حتی در این حالت، نیاز به انتقال فیزیکی پد در مقایسه با دستورالعمل های انتقال کلید در یک سیستم رمزگذاری با کلید عمومی مدرن، یک مانع است. ضمن اینکه چنین وسیله ای نمی تواند به صورت قابل اعتماد و امن پاک شود مگر با تخریب فیزیکی (مثلا سوزاندن). اگر یک دی وی دی 4.7 گیگابایتی پر از داده پد یکبار مصرف از نظر اندازه به اجزاء یک میلی متر مربعی خرد شود (0.0016 مربع)، بیشتر از 4 مگابایت داده
را (مسلما بازیابی آن سخت است ولی غیر ممکن نیست) در هر جز نگه می دارد. به علاوه ریسک کشف رمز در هنگام جابه جایی (برای مثال یک یک نفر آن را بدزد، کپی کند و پد را جایگزین کند) در عمل بسیار بیشتر از احتمال کشف برای رمزی مانند AES است. در نهایت میزان تلاش لازم برای مدیریت کلید پد یکبار مصرف برای شبکه های بزرگ ارتباطی خیلی زیاد می شود؛ می توان گفت تعداد پدهای مورد نیاز بیشتر از توان دوی تعداد افرادی می شود که پیام ها را آزادانه انتقال می دهند. برای ارتباط بین فقط دو نفر، یا یک شبکه با جانمایی ستاره ای مشکل کمتر است. کلید باید بعد از استفاده به صورت امن نابود شود تا مطمئن شویم که کلید دوباره هرگز استفاده نمی‎شود و از پیام فرستاده شده محافظت کنیم. از آنجایی که کلید باید از یک پایانه تا پایانه دیگر منتقل شود و تا زمانی که پیام ارسال یا دریافت شود باقی بماند، در مقابل بازیابی قانونی آسیب پذیرتر از متن اصلی گذرایی است که از آن محافظت می کند. احراز هویت. مطابق مصارف گذشته، پدهای یکبار مصرف هیچ احراز هویتی برای پیام ارائه نمی کنند که نبود آن می تواند در سیستم های دنیای واقعی یک تهدید ایجاد کند. برای مثال یک مهاجم که میدان
د پیام شامل "meet jane and me tomorrow at three thirty pm" است، می تواند کدهای معادل پد را مستقیما از دو المان شناخته شده (متن رمز شده و متن اصلی شناخته شده) استخراج کند. سپس می تواند آن متن را با هر متن دیگری با طول برابر جایگزین کند، مثلا از "three thirty meeting is canceled, stay home"استفاده کند. دانش مهاجم از پد یکبار مصرف به همین طول بایت محدود است که باید برای هر محتوای دیگری از پیام نگه داشته شود تا معتبر باشد. این کمی متفاوت با انعطاف پذیری است که در آن اینکه پیام اصلی شناخته شده است جدی گرفته نمی شود. همچنین حمله رمز جریانی را مطالعه کنید. روش های استاندارد برای جلوگیری از آن برای مثال استفاده از یک پیام احراز هویت می تواند به همراه سیستم پد یکبار مصرف استفاده شود تا از چنین حملاتی جلوگیری کند. همچنین متدهای کلاسیک مانند پدکردن با طول متغیر و جمع سازی روسی می توانند استفاده شوند ولی همه آنها امنیت کاملی را که خود پد یکبار مصرف دارند، کم دارند. هش کردن همه جانبه راهی برای احراز هویت پیام ها تا یک قید امنیتی دلخواه ارائه می دهد. (برای مثال برای هر P &gt; 0 یک هش به اندازه کافی بزرگ اطمینان می دهد که ح
تی احتمال موفقیت یک مهاجم بدون قید محاسباتی کمتر از P است.) ولی این از داده رندوم و اضافه پد استفاده می کند و احتمال پیاده سازی سیستم بدون کامپیوتر را حذف می کند. کاربردها. قابل اجرا بودن. پد یکبار مصرف با وجود مشکلاتی که دارد، فواید عملیاتی هم دارد. در بعضی شرایط فرضی جاسوسی پد یکبار مصرف می تواند مفید باشد چون می توانیم آن را به صورت دستی و با مداد و کاغذ حساب کنیم. درواقع، تقریبا همه رمزهای با کیفیت دیگر، بدون کامپیوتر غیرعملی هستند. به هرحال در دنیای مدرن کامپیوترها (مانند آنهایی که در وسایل الکترونیکی شخصی جاسازی شده اند، مثلا گوشی های موبایل) آنقدر در همه جا حاضر هستند که معمولا داشتن کامپیوتری مناسب برای اجرای رمزگذاری متداول (مثلا گوشی موبایلی که می تواند نرم افزار رمزی مخفی شده را اجرا کند) شک برانگیز نیست. کاربرد های تاریخی. پدهای یکبار مصرف در شرایط خاصی از اوایل قرن ۱۹۰۰ استفاده می شدند. در ۱۹۲۳ از آن برای ارتباطات دیپلماتیک توسط تشکیلات دیپلماتیک آلمان استفاده شد. سرویس دیپلماتیک جمهوری ویمار استفاده از این روش را در سال ۱۹۲۰ آغاز کرد. احتملا شکستن رمزگذاری ضعیف شوروی توسط بریتانیا و عمومی کردن پ
یام ها به خاطر منافع سیاسی در دو مورد در دهه ۱۹۲۰ (مورد ARCOS)، شوروی را مجبور کرد که در حدود سال ۱۹۳۰ برای کاربردهایی پد یکبار مصرف را بپذیرد. بعدتر جاسوس های شورای امنیت هم به این صورت شناخته شدند که از پد یکبار مصرف کاغذی و مداد استفاده می کردند. سرهنگ رادولف آبل، که در شهر نیویورک در سال ۱۹۵۰ دستگیر و محکوم شد و "کروگرها" (مثلا موریس و لونا کوهن) که در بریتانیای کبیر در دهه ۱۹۶۰ دستگیر و محکوم به جاسوسی شدند، مثال هایی از آن هستند. هردو مورد هنگامی که پد یکبار مصرف فیزیکی را با خود داشتند پیدا شدند. بعضی از ملل از سیستم پد یکبار مصرف برای مخابرات حساس خود استفاده کرده اند. لئو مارکس گزارش می کند که قوه مجریه عملیات ویژه بریتانیا در جنگ جهانی دوم از پد یکبار مصرف برای رمزی کردن مخابرات بین اداراتش استفاده کرده است. پد یکبار مصرف برای استفاده در ارگان های برون مرزی اش دیرتر در جنگ معرفی شد. تعداد کمی از ماشین های رمزی نوارهای یکبار مصرف بریتانیایی شامل راککس و نورین می شود. ماشین اسپرچ سازمان پلیس مخفی آلمان هم می توانست از نوار یکبار مصرفی که آلمان شرقی، روسیه و حتی کوبا برای فرستادن پیام رمز شده به ارگان
های خود استفاده می کردند، استفاده کند. مخلوط کننده صدا در جنگ جهانی دوم، سیگسالی هم نوعی سیستم یکبار مصرف بود. این دستگاه به سیگنال در یک پایانه نویز اضافه می کرد و در پایانه دیگر آن را حذف می کرد. این نویز در پایانه های کانال به صورت رکوردهای لاکی بزرگ، که به شکل جفت های منحصر به فرد ساخته می شدند، پخش می شد. مشکلات همگام سازی شروع و فاز انحراف طولانی تر، هر دو قبل از این که سیستم بتواند استفاده شود، ظاهر و حل شدند. خط تلفن ویژه بین مسکو و واشنگتن که در سال ۱۹۶۳ بعد از بحران موشکی کوبا ساخته شد، از ماشین تحریر تلگرافی محافظت شده با یک سیستم نوار یکبار مصرف تجاری استفاده کرد. هر کشور نوارهای کلیدی را که با آن پیام هایش را رمز می کرد، آماده می کرد و از طریق سفارتش برای کشور دیگر می فرستاد. یک خاصیت منحصر به فرد پد یکبار مصرف در این مورد این بود که هیچ کدام از کشورها لازم نبود روش های حساس رمزگذاری بیشتری را برای دیگری فاش کند. نیروهای ویژه ارتش ایالات متحده از پد یکبار مصرف در ویتنام استفاده کردند. آنها با استفاده از کد مورس و پد یکبار مصرف و مخابره موج رادیویی پیوسته (که حامل کد مورس بود) به ارتباط امن و قابل
اعتماد رسیدند. در طی حمله سال ۱۹۸۳ گرانادا، ارتش ایالات متحده تدارکات ثبت یک جفت پد یکبار مصرف را در یک انبار کوبایی پیدا کردند. با شروع در سال ۱۹۸۸ کنگره ملی آفریقا (ANC) از پدهای یکبار مصرفی که برپایه دیسک بودند، به عنوان بخشی از سیستم ارتباط امن بین سران خود در خارج از آفریقای جنوبی و عاملان داخل کشور، به عنوان بخشی از عملیات والا، که تلاشی موفق برای ساخت یک شبکه مقاوم داخل آفریقای جنوبی بود، استفاده کرد. اعداد رندوم روی دیسک بعد از استفاده پاک می شدند. یک مهماندار هواپیمای بلژیکی به عنوان پیک برای داخل آوردن دیسک پدها نقش آفرینی کرد. یک تجدید تدارکات منظم برای این دیسک ها لازم بود، چون به سرعت تماما استفاده می شدند. یک مشکل با این سیستم این بود که نمی شد از آن برای ذخیره امن داده استفاده کرد. بعدا والا یک رمز جریانی کلید شده با کدهای رزرو شده را برای حل مشکل به آن اضافه کرد. یک مفهوم مرتبط کد یکبار مصرف است، یعنی نشانه ای که فقط یکبار مصرف می شود. مثلا "آلفا" برای "ماموریت انجام شد"، "آفرین" برای "ماموریت شکست خورد"، یا حتی "چراغ قوه" برای "حمله متفقین به فرانسویان ساکن آفریقای شمالی"، نمی توانند به هیچ
شکل معقولی در معنای کلمه رمزگشایی شوند. فهم پیام به اطلاعات اضافه، معمولا "عمق" تکرار، یا تحلیل های مخابراتی نیاز دارد. به هرحال چنین فنونی (با اینکه معمولا توسط عاملین واقعی و مربیان بیسبال استفاده می شوند) به هیچ شکل معناداری رمزنگاری با پد یکبار مصرف نیستند. آژانس ملی امنیت ایالات متحده. حداقل از دهه 1970، آژانس ملی امنیت ایالات متحده (NSA) تنوعی از پدهای یکبار مصرف دستی را هم به صورت عام منظوره و هم به صورت ویژه با 86000 پد ساخته شده در سال مالی 1972، تولید کرد. پدهای خاص منظوره برای چیزی که این سازمان به آن "pro forma" می گفت ساخته شد. در این سیستم چارچوب، حالت و فرمت همه پیام های متنی یکسان یا تقریبا یکسان است. همان نوع اطلاعات، پیام به پیام قرار است به همان شکل نمایش داده شود و فقط مقادیر خاص مثل اعداد در هر پیام عوض می شود. مثال هایی از آن، پیام آغاز عملیات هسته ای و گزارش های یابنده جهت رادیویی (COMUS) هستند. پدهای عام منظوره در فرمت های متعددی ساخته شدند؛ مثلا یک لیست ساده از حروف رندوم (DIANA)، یا فقط اعداد (CALYPSO)، پدهای کوچک برای ارگان های سری (MICKEY MOUSE) و پدهای طراحی شده برای رمزگشایی سریع
تر پیام های کوتاه با هزینه تراکم کمتر. یک مثال، ORION، 50 ردیف از الفبای متن اصلی را در یک طرف خود داشت و در طرف دیگر، حروف رندوم متن رمزی معادل را داشت. با قرار دادن یک برگه در بالای یک تکه برگه کربن در حالتی که سمت کربنی رو به بالا است، یک نفر می توانست یک دور یک حرف در هر ردیف دایره بکشد و حرف معادل در سمت دیگر به وسیله برگه کربنی دایره دار می شد. در نتیجه یک برگه ORION می توانست یک پیام با طول حداکثر 50 کاراکتر را به سرت رمزگذاری یا رمزگشایی کند. ساخت پدهای ORION نیاز به چاپ دوطرفه در یک وضعیت دقیق داشت که فرآیند سختی بود در نتیجه آژانس ملی امنیت ایالات متحده کار خود را به فرمت پد دیگری یعنی MEDIA تغییر داد که 25 ردیف الفبای جفت شده و کاراکترهای رندوم داشت. این آژانس همچنین سیستم های خودکار برای ارکان مرکزی سازمان جاسوسی آمریکا و واحدهای نیروی ویژه ساخت تا آنها بتوانند به صورت کارآمد، روی تعداد زیادی از پیام های با پدهای یکبار مصرف جداگانه که از یا برای افراد نگهدارنده های پد هستند، فرآیند را انجام دهند. در طی جنگ جهانی دوم و دهه 1950، ایالات متحده استفاده وسیعی از سیستم نوار یکبار مصرف کرد. علاوه بر فرا
هم کردن محرمانگی، مدارهای امن شده به وسیله نوار یکبار مصرف، دائما، حتی زمانی که هیچ مخابره ای وجود نداشت، اجرا می شدند و در نتیجه در مقابل تحلیل مخابرات محافظت می شدند. در سال 1955 این سازمان 1660000 رول نوار یکبار مصرف تولید کرد. هر رول، قطری معادل 8 اینچ داشت، شامل 100000 کاراکتر بود و در 166 دقیقه و با قیمت 4.55 دلار ساخته می شد. تا سال 1972 فقط 55000 رول ساخته شده بود که نوارهای یکبار مصرف با ماشین های چرخان مثل SIGTOT و بعد از آن با وسایل الکترونیکی بر پایه شیفت رجیسترها جایگزین شدند. آژانس ملی امنیت ایالات متحده سیستم های نوار یکبار مصرف را مانند SIGTOT و 5-UCO به عنوان مواردی که در جاسوسی مخابرات، تا زمان معرفی رمزهای الکترونیکی KW-S6 در سال 1957 استفاده شده اند، توصیف می کند سوء مصرف. درحالی که پدهای یکبار مصرف امنیت کامل ایجاد می کنند، اگر به درستی ساخته و استفاده شوند، اشتباهات کوچک می تواند منجر به کشف رمز موفق شوند: امنیت مطلق رمز پد یک بار مصرف. هرچند به صورت تجربی مشاهده شد که کلید خصوصی غیرتکراری و تصادفی که تنها یک بار برای رمزگذاری استفاده می شد به شدت امنیت پد یک بار مصرف را افزایش می دهد، ا
ما صرفاً در سال ۱۹۴۹ بود که این واقعیت توسط شانون کشف شد. نظریه امنیت مطلق که امنیت شانون نیز نامیده می شد و توسط شانون ارائه شد، می تواند به روش زیر مشخص شود. اگر یک تحلیل گر رمز منفعل تنها متن رمزشده formula_8…formula_9formula_10 formula_11 را داشته باشد که نتیجه رمزگذاری پد یک بار مصرف است، تحلیل گر رمز تنها می تواند این حدس را در مورد متن رمزنشده بزند که یک رشته دودویی با طول L است. به عبارت دیگر برای تحلیل گر رمز، هر رشته دودویی با طول L می تواند برابر با متن رمزنشده باشد. این مسئله قوی ترین نظریه امنیتی است، چرا که از توزیع آماری متن رمزنشده و منابع محاسباتی مستقل است (هر میزان محاسبات یا هر پیشرفت دیگری در محاسبات نمی تواند برای این شکل از امنیت تهدید محسوب شود) نامعلوم بودن متن رمزنشده برای تحلیل گر رمز منفعل از طریق رهگیری متن رمزشده کاهش نمی یابد. این بدان معناست که هیچ اطلاعاتی از متن رمزشده فاش نمی شود. این مسئله یک تضاد قوی نسبت به سایر الگوریتم های رمزنگاری که در آن ها استخراج اطلاعاتی از متن رمزشده اجتناب ناپذیر است، می باشد. نتایج شانون حاکی از آن است که پد یک بار مصرف بهترین امنیت محاسباتی مم
کن را برای هر طرح رمزگذاری ارائه می دهد. این روش به عنوان تنها امنیت مطلق یا تنها رمز غیرقابل شکستن شناخته شده باقی می ماند. الگوریتم های رمزنگاری زیادی به روش رمزنگاری کلید عمومی یا کلید خصوصی طی ۶۰ سال اخیر مطرح شده اند، اما هیچ کدام نمی تواند امنیت مطلق ارائه دهد. در واقع در مورد الگوریتم های مشهور مانند استاندارد رمزنگاری داده ها (DES)، ای سی سی، آراس ای و استاندارد رمزنگاری پیشرفته (AES) حتی اثبات نشده که می توانند به لحاظ محاسباتی امن باشند و تنها بر اساس شکست تلاش های فعلی، مشخص شده که شکستن رمز آن ها سخت است. با پیشرفت های سریع در توان محاسباتی، قدرت این الگوریتم ها تهدید می شود در حالی که پد یک بار مصرف در برابر هر گونه پیشرفت محاسباتی در آینده مقاوم باقی می ماند. مزایا و معایب. پیامی که با روش پد یک بار مصرف رمزگذاری می شود، نمی تواند شکسته شود چرا که کلید رمزگذاری یک عدد تصادفی است و تنها یک بار مورد استفاده قرار می گیرد. هرچند که مشکل استفاده از پد یک بار مصرف در عمل این است که بایت های کلید نمی توانند دوباره استفاده شوند. عیب اصلی پد یک بار مصرف این است که طرفین از قبل به یک توافق قابل اطمینان در
مورد مقدار کلیدهای مخفی نیاز دارند. به علاوه باید به این نکته اشاره کرد که هرچند اینگونه تصور می شود که همواره منبعی برای تولید بیت های تصادفی وجود دارد اما این فرض، غیرواقعی است و رمزهای تصادفی باید به وسیله منابع غیرواقعی تولید اعداد تصادفی تولید شوند؛ یعنی منابعی که در عمل اعداد تصادفی تولید نمی کنند. هم چنین برای سیستم های رمز کلاسیک موجود ایجاد یک کلید امن بین طرفین به صورت قطعی دشوار است. از معایب دیگر این روش مشکلی است که در الگوریتم کلید متقارن نیز یافت می شود. کلید تولید شده در این روش بایست همراه رمز در اختیار قرار داده شود. هر گونه تغییر در کلید به هر نوعی موجب ناخوانا شدن پیام مورد نظر می شود. همچنین بعد از یک بار استفاده از کلید می توان بخشی از پیام را به روش ارزیابی ترافیک بازیابی کرد. هرچند بازیابی پیام ناممکن است اما با بازیابی این بخش ها می توان به محتوای پیام نزدیک شد. الگوریتم پد یک بار مصرف. این الگوریتم را می توان از معادله روبه رو دریافت. (formula_12، formula_13) formula_14= formula_15 در این معادله formula_13 iامین کاراکتر متن رمزنشده است. formula_17 iامین بایت کلیدی است که برای پیام ا
ستفاده می شود. formula_18 iامین کاراکتر متن رمزشده است. N طول کلید است. در صورت نقض هر یک از قوانین زیر، رمز قابل شکستن می شود: پد یکبار مصرف رمزگذاری عددی. در ابتدا ما نیاز به یک کلید رمزگذاری به نام پد یک بار مصرف هستیم. برای یک ارتباط یک طرفه بخش فرستنده یک نسخه از پدی که استفاده کرده است را بایست در اختیار دریافت کننده قرار دهد. برای برقراری ارتباط دوطرفه از یک مجموعه پد استفاده می شود به طوری که فرستنده نسخه ای از پد خروجی خود را به عنوان پد ورودی با فرستنده به اشتراک می گذارد و پد خروجی دریافت کننده مشترک با پد ورودی فرستنده یکسان است. در مرحله بعد بایست پیام مورد نظر خود را برای رمز نگاری مهیا کنیم. به این ترتیب متن آشکار موجود را با تکنیک های مورد استفاده به یک رشته از ارقام تبدیل می کنیم. برای این کار می توان از روش های مختلفی استفاده کرد به عنوان مثال حروف با بیشترین تکرار را به عددهای تک رقمی اختصاص دهیم و یا از روش کدگذاری هافمن استفاده کرد. در ادامه نمونه ای از جدول تبدیل آورده شده است: برای رمز گذاری پیام مورد نظر رشته عددی را که در مرحله قبل بدست آوردیم را در گروه های با طول مشخص دسته بندی می ک
نیم. به عنوان مثال هر 5 رقم متوالی را در یک دسته قرار می دهیم سپس برای هر دسته عدد متناظر با آن در پد یک بار مصرف را تولید می کنیم. در آخر برای رمز نگاری پیام عدد هر دسته را از عدد متناظر تولید شده به وسیله پد یکبار مصرف کم می کنیم. عددهای بدست آمده پیام رمز گذاری شده است که می بایست برای طرف مقابل ارسال شود. برای رمزگشایی کافی است رشته عددی دریافت شده را به وسیله پد یکبار مصرفی که در اختیار داریم به پیام ابتدایی ترجمه کنیم. هر یک از ارقام موجود در رشته عددی دریافت شده را با رقم متناظر آن در پد یکبار مصرف عمل جمع بدون رقم نقلی انجام می دهیم. در انتها به وسیله جدول تبدیل حروف به اعداد حروف پیام را رمزگشایی می کنیم. جستارهای وابسته. امنیت مطلق رمزنگاری