Vigenère şifrelemesi

Vigenère şifrelemesi, alfabetik bir şifreleme metni kullanarak bir dizi farklı Sezar şifrelemesine dayalı harfleri kullanan bir şifreleme yöntemidir. Bu bir çeşit poli alfabetik ikame tablosudur.

Ama şifre için kolaydır, anlamak ve uygulamak için üç asır buna karşı bütün girişimleri break; bu kazandığı açıklaması, le chiffre indéchiffrable (Fransızca 'çözülemez şifre'). Birçok kişi denedi uygulamak için şifreleme programları vardır aslında Vigenère şifrelemesi. Friedrich Kasiski oldu ilk yayınlama için bir genel yöntem deşifre Vigenère şifreleme.

Blaise de Vigenère yayınlanan onun tarifine benzer ama daha güçlü ulaşım sağlar, Otomatik anahtar şifreleme önce mahkeme Henry III, Fransa, 1586. Daha sonra, 19. yüzyıl, buluşun Bellaso var şifre yoktu misattributed için Vigenère. David Kahn onun kitap Codebreakers merhum misattribution tarafından söyleyip öyküsü "görmezden gelinen önemli katkı ve yerine adında bir gerici ve temel şifreleme için onu [Vigenère] ama o vardı bir şey yapacağımı.

Vigenère şifreleme son derece güçlü olmak için bir ün kazandı. Tanınmış yazar ve matematikçi Charles Lutwidge Dodgson (Lewis Carroll) adlı Vigenère şifreleme kırılmaz onun 1868 parça "Harflerinin Şifresi" bir çocuk Dergisi. 1917 yılında, Scientific American açıklanan Vigenère şifreleme olarak "imkansız " çeviri". Bu ünü hak değildi. Charles Babbage bilinen gerek kırık bir değişken şifre gibi erken 1854; ancak, mi - yayımlamak onun işi. Kasiski tamamen kırdı şifreyi ve yayınlanan tekniğinde, 19. yüzyıl. Hatta daha önce de bu olsa da, bazı yetenekli cryptanalysts olabilir bazen Ara şifrede 16. yüzyıl.

Vigenère şifre eğer şifre diskleri ile birlikte kullanıldığında alan bir şifre olması için yeteri kadar basit. The Confederate States of America, örneğin, kullanılmış pirinç disk şifreleme için uygulamak Vigenère şifreleme sırasında Amerikan İç Savaşı. Konfederasyon Başkanı mesaj çok gizli ve Birliği düzenli olarak çatlak onların mesajları. Savaş boyunca, Konfederasyon liderlik öncelikle güvenerek üç anahtar sözcük, "Manchester Blöf", "Tam bir Zafer" olarak savaş çıktı yakın, "Gel İntikam".

Bir Sezar şifreleme, her harfin alfabedeki olduğundandır boyunca bir numara olan yerlerde; örneğin, bir Sezar şifreleme shift 3, Bir olur haline D, B, neresi E, Y neresi B ve diğerleri. Bu Vigenère şifreleme oluşur birkaç Sezar şifrelemesi sıra ile farklı kayma değerleri.

Her satır bir anahtar harf ile başlar. Geriye kalan satır tutan harfler A Z (değişti düzen). Ancak orada 26 anahtar satır gösterilen, tek kullanım olarak birçok anahtar (farklı harfler) olarak orada benzersiz harflerle anahtarı dize, burada sadece 5 kilo, {L, E, M, O, N}. Art arda gelen harflerin mesaj, biz gitmek için art arda gelen harflerin anahtar dize ve kod her mesaj harf kullanma ile ilgili anahtar satır. Seçin bir sonraki harf tuşuna birlikte kullanılan satır bulmak için sütun başlığını bu maçlar mesaj karakter; mektup kavşağa [anahtar satır, msg-col] bu şifre bu mektup.

Şifre çözme satırı anahtarı karşılık gelen tabloda gidiyor, bu sırada şifreli metin harfinin konumunu bulmak ve sonra düz metin olarak sütun etiketini kullanarak gerçekleştirilir. Örneğin, satır L (L (EMON), şifreli mesajı L göründüğü sütun Bir, hangisi ilk düz metin harfi. Biz ileri gitmek için sıra E (LEMON), bulun şifreli mesajı X hangisi bulunamadı sütun T, böylece T ikinci düz metin harfi.

Bu fikrin arkasındaki Vigenère şifreleme gibi tüm polyalphabetic ciphers, kılık düz metin harfi frekansları, hangi müdahale ile basit bir uygulama frekans analizi. Örneğin, eğer P en sık mektupta bir şifreli metin olan düz metin içinde İngilizce, belki şüpheli O P tekabül E, çünkü E en sık kullanılan harf İngilizce. Ancak, kullanarak Vigenère şifreleme, E olabilir şifre olarak farklı şifreli metin harfleri farklı noktalarında mesajı, böylece yenerek basit frekans analizi.

Birincil zayıflık Vigenère şifreleme tekrarı doğanın kendi anahtar. Eğer bir kriptanalist doğru tahmin anahtar uzunluğu, daha sonra şifreli bir metin olabilir tedavi olarak iç içe Sezar şifrelemesi, tek tek kolay kırılır. Bu Kasiski muayene ve Friedman testi yardımcı olabilir belirlemek anahtar uzunluğu.

1863 yılında Friedrich Kasiski oldu ilk yayınlama için başarılı bir genel saldırı üzerine Vigenère şifreleme. Önceki saldırılara dayanıyordu bilgi düz metin veya kullanım tanınabilir kelime olarak bir anahtar. Kasiski metodu vardı böyle bir bağımlılıkları. Kasiski olsa idi ilk yayınlama için bir hesabın saldırı, açık ki orada başka kimler farkında. 1854 yılında, Charles Babbage oldu kışkırtıldı girmesini Vigenère şifreleme John Hall Brock Thwaites sunulan bir "yeni" şifre Derginin Toplumun sanatı. Ne zaman Babbage gösterdi Thwaites' şifre yoktu aslında sadece başka bir rekreasyon Vigenère şifreleme, Thwaites meydan Babbage için onun mola şifre kodlanmış iki kez, farklı anahtar uzunluğu. Babbage başarılı bir şifre çözücü örnek, hangi çıktı için şiir "Vizyonu Günah", Alfred Tennyson, şifreli göre anahtar kelime "Emily", ilk adı Tennyson karısı. Babbage asla izah yöntemi mi kullanılır. Çalışmaların Babbage notlarını ortaya çıkaran o vardı kullanılan yöntem daha sonra yayınlanan Kasiski ve öneren o oldu. yöntemi kullanarak gibi erken 1846.

Mesafe arasındaki tekrar VHVS 18. Öyle tahmin tekrarlanan kesimleri temsil aynı düz metin kesimleri, bu şu anlama gelir: anahtarıdır 18, 9, 6, 3, 2, ya 1 karakter uzunluğunda. Mesafe arasındaki tekrar QUCE 30 karakter. Bu demektir ki anahtar uzunluğu olabilir 30, 15, 10, 6, 5, 3, 2, ya 1 karakter uzunluğunda. Alınarak bu kavşak bu birimlerin biri olabilir güvenli bir şekilde sonuçlanması en olası anahtar uzunluğu 6, yılından bu yana 3, 2 ve 1 gerçek olamayacak kadar kısa.

nerede c olduğu büyüklükte alfabesi (26 İngilizce), N ise uzunluğu metin ve n1 ile nc olduğu gözlenen şifreli metin mektup frekansları, tam sayılar.

Bu, ancak, doğruluğu metnin boyutu kadar artar olan sadece bir yaklaşım. Öyle ki pratik olmak gerekli için deneyin çeşitli anahtar uzunluğuna yakın bir tahmin. daha iyi Bir yaklaşım için yinelenen anahtar şifre için kopya şifreli metin satır bir matris olması gibi birçok sütun olarak kabul anahtar uzunluğu, sonra hesaplama ortalama Endeksi tesadüf ile her sütun olarak ayrı ayrı; yapılan her olası anahtar uzunluğu, en yüksek ortalama I. C. o zaman karşılık için büyük olasılıkla anahtar uzunluğu. Bu Tür testler olabilir ile desteklenmiş bilgilerinden Kasiski sınav.

Anahtar uzunluğu bilinen bir şifreli metin birçok sütunlara yazılmış, anahtarın tek bir harfe karşılık gelen her bir sütun ile olabilir. Her sütun oluşur düz metin o zaman şifreli bir tek Sezar şifresi; Sezar tuş (shift) sadece mektubun Vigenère anahtar olduğunu kullanılan sütun. Benzer yöntemler kullanarak bu kullanılan kes Sezar şifre harfleri şifreli mesajı olabilir keşfetti.

Bir iyileşme için Kasiski sınav, bilindiği gibi Kerckhoffs' yöntemi, eşleşen her sütunun harfi frekanslara kaymıştır düz metin frekansları keşfetmek anahtarı mektup (Sezar shift) için sütun. Her harf için bir anahtardır bilinen, kriptanalist sadece şifreli mesajı deşifre edebilir ve ortaya düz metin. Kerckhoffs' yöntemi uygulanamaz zaman Vigenère tablosu olmuştur karışmış, yerine kullanarak normal alfabetik sıraları, ancak Kasiski muayene ve testler tesadüf olabilir hala belirlemek için kullanılan anahtar uzunluğu bu durumda.

Normal alfabe ile Vigenère şifreleme aslında değişmeli olan modül aritmetik kullanır. Eğer anahtar uzunluğu bilinen (veya tahmin) sonra çıkarılarak şifre metin kendisini, ofset, anahtar uzunluğu, üretim, düz metin şifreli kendini. Eğer herhangi bir "olası" sözcüğü içinde düz metin olduğu bilinen veya tahmin edilmesi, sonra kendi kendine şifreleme olabilir kabul, izin, kurtarma anahtarı tarafından çıkarılarak bilinen düz metin gelen şifreli bir metin. Anahtar kaldırılmasına özellikle karşı faydalıdır kısa mesajlar.

Bu çalışan anahtar değişken Vigenère şifreleme olduğunu da kabul kırılmaz bir zaman. Bu sürümü kullanır gibi önemli bir blok metin olarak düz metin. Beri anahtarı olduğu sürece mesaj Friedman ve Kasiski testleri artık çalışmıyor (anahtar değil tekrarlanan). 1920 yılında, Friedman oldu ilk keşfetmek bu varyant zayıf. Sorun ile çalışan anahtar Vigenère şifreleme olduğunu kriptanalist vardır istatistiki bilgiler hakkında anahtar (varsayarak o blok metin olarak bilinen bir dil) ve bu Bilgi olacak yansıtıldı şifreli mesajı.

Eğer gerçekten rastgele olan bir anahtar kullanarak şifreli mesajı sürece en az ve sadece bir kez kullanılır, Vigenère şifreleme teorik olarak kırılamaz. Ancak, bu durum anahtar, şifre, şifreleme gücü sağlar ve bu sistemler düzgün olarak adlandırılan toplu olarak one-time pad sistemleri, ne olursa olsun, hangi şifreleri var istihdam.

Vigenère aslında icat edilmiş bir güçlü şifreleme: bir ulaşım sağlar, Otomatik anahtar şifre. Adı "Vigenère şifreleme oldu" ile ilişkili basit bir polyalphabetic şifre yerine. Aslında, bu iki şifre vardı genellikle karışık ve her ikisi de bazen sözde "le chiffre indéchiffrable". Babbage aslında beş parasız çok daha güçlü bir ulaşım sağlar, Otomatik anahtar şifresi, Kasiski yaparken genellikle kredi ile ilk yayınlanan çözüm için sabit anahtar polyalphabetic ciphers.

Basit bir türevi Vigenère şifreleme yöntemi kullanarak, Vigenère şifreleme kullanarak şifrelemek ve şifresini çözmek için. Bu yöntem bazen olarak anılacaktır "Variant Beaufort". Bu farklı gelen Beaufort şifre, yarattığı Francis Beaufort, yine de benzer Vigenère kullanır ama biraz değiştirilmiş şifreleme mekanizması ve tablo. Beaufort şifredir bir karşılıklı şifre.

Bu Vigenère şifre bariz gücüne rağmen, hiçbir zaman yaygın olarak Avrupa'da kullanılır oldu. Bu Gronsfeld şifredir bir değişken tarafından oluşturulan Sayım Gronsfeld olan özdeş için Vigenère şifreleme hariç, o kullanır sadece 10 farklı şifre alfabe (ilgili rakamları 0'dan 9'a kadar). Bu Gronsfeld şifredir güçlendirdi çünkü onun anahtarı değil bir kelime, ama o zayıf çünkü elinde sadece 10 şifre alfabeler. Gronsfeld var şifre mi olmak yaygın olarak kullanılan boyunca Almanya ve Avrupa, rağmen zayıf.