موضوع مقاله: رمز سزار | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # رمز سزار | مقدمه: در رمزنگاری، رمز سزار که با نام‌های کد سزار، جابه‌جایی سزار یا رمز جابه‌جایی نیز شناخته می‌شود، از ساده‌ترین و شناخته‌شده‌ترین تکنیک‌های رمزگذاری است. | ## بخش 1: رمز سزار | نام رمز سزار از ژولیوس سزار گرفته شده است که از آن در ارتباطات محرمانهٔ خود استفاده می‌کرد. این رمز یک نوع رمز جانشینی است که در آن هر حرف در متن آشکار با حرف دیگری با فاصله‌ای ثابت در الفبا جایگزین می‌شود؛ به این فاصلهٔ ثابت «مقدار انتقال» گفته می‌شود. برای مثال اگر مقدار انتقال برابر ۳ انتخاب شود و رمزنگاری روی متن با الفبای انگلیسی انجام شود، حرف D به جای حرف A می‌نشیند، حرف E به جای حرف B می‌نشیند، تا آخر. ارتش روسیه از آن به عنوان جایگزینی برای سیستم‌های پیچیده‌تر که یادگیری آن‌ها برای لشگریان دشوار بود، استفاده می‌کرد. در نتیجه، تحلیل‌گران رمز آلمانی و اتریشی پیام‌های روسی را به راحتی شنود می‌کردند. رمز سزار مانند تمام رمزهای جانشینی تک‌الفبایی دیگر به راحتی شکسته می‌شود و در حضور تکنیک‌های مدرن رمزگشایی، هیچ‌گونه امنیتی برای ارتباطات فراهم نمی‌کند. به همین دلیل، این رمز معمولاً به عنوان یکی از اجزای سیستم‌های رمزگذاری پیچیده‌تر مانند رمز ویژنر استفاده می‌شود. یک کاربرد مدرن رایج رمز سزار، روت۱۳ است که در تالارهای گفتگوی اینترنتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تعریف رمز سزار، یک رمز جانشینی تک‌الفبایی است، به این معنی که در این روش هر حرف از الفبای متن اصلی (الفبای آشکار) با یک حرف از الفبای رمز جایگزین می‌شود و این جانشینی در تمام متن به صورت یکسان صورت می‌گیرد. فاصلهٔ رتبهٔ هر حرف از الفبای آشکار و حرف متناظر در الفبای رمز، مقداری است ثابت که به آن «مقدار انتقال» گفته می‌شود. رابطهٔ بین الفبای آشکار و الفبای رمز را می‌توان با هم‌ردیف کردن دو الفبا نمایش داد. الفبای رمز درواقع همان الفبای آشکار است که به میزان مشخصی به سمت راست یا چپ چرخانده شده است. برای مثال، رمز سزار با چرخش به چپ به میزان انتقال ۳، در جعبهٔ پایین نمایش داده شده است. مثال برای رمزگذاری متن، کافی است که هر حرف از متن آشکار با حرف متناظر آن در الفبای رمز جایگزین شود. به این منظور ابتدا با استفاده از الگوی سادهٔ زیر، حروف الفبا با اعداد جایگزین می‌شوند. سپس هر حرف x با انتقال n به ترتیب زیر رمزگذاری می‌شود: به طریق مشابه، رمزگشایی به صورت زیر انجام می‌شود: توجه به این نکته ضروری است که تعاریف مختلفی برای عملیات پیمانه (mod) وجود دارد. در اینجا نتیجهٔ پیمانه عددی بین ۰ تا ۲۵ است؛ یعنی اگر x+n یا x-n در بازهٔ ۰ تا ۲۵ نباشد، باید ۲۶ با نتیجه جمع یا از آن کم شود. ژولیوس سزار، نظامی و سیاستمدار اهل جمهوری روم در قرن اول پیش از میلاد بود که نقش مهمی در گسترش قلمرو روم و تبدیل آن از جمهوری به امپراتوری داشت. | ## بخش 2: رمز سزار | به گفته سوئتونیوس، ژولیوس سزار از انتقالی به میزان ۳ (D به جای A در رمزگذاری) برای رمز کردن پیام‌های مهم نظامی استفاده می‌کرد. شواهدی وجود دارد که ژولیوس سزار از سیستم‌های پیچیده‌تری نیز استفاده کرده است، اما اطلاعی از جزئیات آن در دسترس نیست. تاریخچهٔ استفاده دورهٔ باستان بعد از ژولیوس سزار، نوهٔ خواهر او آگوستوس نیز از رمز سزار استفاده می‌کرد، با این تفاوت که از انتقالی به میزان ۱ استفاده می‌کرد و الفبا را به صورت دورانی در نظر نمی‌گرفت. دقیقاً مشخص نیست که رمز سزار در زمان خود تا چه حد مؤثر بوده است، اما احتمالاً امنیت قابل قبولی داشته است. نباید فراموش کرد که بخش زیادی از دشمنان سزار بی‌سواد بودند و گروهی دیگر نیز فرض می‌کردند پیام به یک زبان خارجی ناشناخته نوشته شده است. اولین اثر ثبت‌شده در این مورد به تحقیقات ابویوسف کندی در زمینهٔ تحلیل فراوانی در قرن نهم میلادی بر می‌گردد. این عبارت شامل سه نام خدا در زبان عبری است که با استفاده از رمز سزار با کلید ۱، رمزگذاری شده‌اند. اما استفاده از رمز سزار در پشت آن، رسمی است که احتمالاً از زمان سلطهٔ روم بر یهودیه، که یهودیان اجازهٔ استفاده از مزوزا را نداشتند، باقی مانده است. این حروف رمز خود یک نام الهی بااهمیت تلقی می‌شوند که طبق اعتقادات یهودیان ارتدکس قدرت‌های شیطانی را مهار می‌کند. قرون جدید در قرن نوزدهم میلادی، گاهی از قسمت آگهی‌های شخصی روزنامه‌ها برای انتقال پیام‌های رمز شده استفاده می‌شد. ارتش روسیه از آن به عنوان جایگزینی برای سیستم‌های پیچیده‌تر که یادگیری آن‌ها برای لشگریان دشوار بود، استفاده می‌کرد. در نتیجه، تحلیل‌گران رمز آلمانی و اتریشی پیام‌های روسی را به راحتی شنود می‌کردند. در رمز ویژنر از الگوریتم رمز سزار استفاده می‌شود، با این تفاوت که کلیدهای رمز (میزان انتقال) متفاوتی برای حروف متن آشکار در نظر گرفته می‌شود. اگر طول کلمهٔ کلید با طول متن آشکار یکسان باشد، به صورت تصادفی تولید شده باشد و تنها یک بار استفاده شود، پد یک‌بار مصرف حاصل می‌شود که غیرقابل شکست است. دشواری در دستیابی به این شرایط و نیز مشکل توزیع امن چنین کلید رمزی مابین طرفین ارتباط، در عمل باعث می‌شود که پد یک‌بار مصرف مورد استفاده قرار نگیرد. کلیدهای کوتاه‌تر از متن آشکار باعث ایجاد الگوهای تکرارشونده در متن رمز می‌شوند که با روش‌های آماری پیشرفته در تحلیل فراوانی امکان شکست رمز را فراهم می‌کند. روت۱۳ در یوزنت به‌طور گسترده برای پنهان کردن متن (برای مثال، پاسخ معماها و افشاسازها) استفاده می‌شود اما کاربردی برای امنیت ارتباط ندارد. در آوریل ۲۰۰۶، برناردو پروونتسانو پدرخواندهٔ فراری مافیا به دلیل بی‌دقتی و استفاده از رمز سزار در پیام‌های مخفی، شناسایی و دستگیر شد. | ## بخش 3: رمز سزار | پروونتسانو در این سیستم از کلید ۳ و برای نوشتن پیام از اعداد به جای حروف استفاده می‌کرد. به این ترتیب، ۲۱ حرف الفبای ایتالیایی از A تا Z به ترتیب با اعداد ۴ تا ۲۴ جایگزین می‌شدند. در سال ۲۰۱۱ رجب کریم که از رمز سزار برای تماس با یک فعال اسلام‌گرای اهل بنگلادش و برنامه‌ریزی برای بمب‌گذاری در هواپیماهای بریتیش ایرویز استفاده کرده بود، محاکمه و به زندان محکوم شد. کریم و هم‌دستش با وجود آشنایی با سیستم‌های پیشرفته‌تر از قبیل پی‌جی‌پی و تروکریپت، از یک نسخهٔ رمز سزار که خودشان در نرم‌افزار اکسل نوشته بودند استفاده می‌کردند، چون به باور آنان سیستم‌های پیشرفته برای «کفار» شناخته‌شده بودند. دو موقعیت زیر می‌توانند در نظر گرفته شوند: حمله‌کننده می‌داند یا حدس می‌زند که نوعی از رمز جانشینی ساده استفاده شده است اما مشخصاً نمی‌داند که رمز سزار است. در حالت اول، استفاده از تکنیک‌های معمول شکستن رمزهای جانشینی، مانند تحلیل فراوانی، به سادگی نتیجه‌بخش است. در حین استفاده از این تکنیک‌ها، حمله‌کننده به راحتی متوجه نظم موجود در سیستم جانشینی و استفاده از رمز سزار خواهد شد. از آنجا که تعداد ممکن انتقال‌ها محدود است (در زبان انگلیسی ۲۶ حالت ممکن) اعمال حملهٔ جستجوی فراگیر و آزمایش تمام حالات ممکن به سرعت انجام می‌شود. برای مثال، همان‌طور که در جدول نشان داده شده است، بخشی از متن به همراه تمام انتقال‌های ممکن نوشته می‌شود و ردیف حاوی متن بامعنی به راحتی قابل تشخیص است. در این روش کافی است که زیر هر حرف از متن رمز شده، تمام حروف الفبا به ترتیب نوشته شود. در این روش، با مقایسهٔ فراوانی حروف در متن رمز و فراوانی حروف در متون عادی زبان مورد استفاده و جابجایی دو نمودار، می‌توان میزان انتقال را پیدا کرد. برای مثال، در زبان انگلیسی E و T پراستفاده‌ترین و حروف Q و Z کم‌استفاده‌ترین حروف هستند. برای این کار کافی است با استفاده از آزمون مربع کای، توزیع داده شده با توزیع مورد انتظار مقایسه شود. معمولاً فقط یک متن آشکار محتمل برای یک متن رمز وجود دارد، اما برای رمزهای بسیار کوتاه ممکن است تعداد پاسخ‌های محتمل بیشتر از یکی باشد. به حداقل طول متن رمز شده که لازم است تا متن اصلی به صورت یکتا قابل شناسایی باشد، فاصلهٔ یکتایی گفته می‌شود. استفادهٔ چندباره از رمز سزار بر روی یک متن، به امنیت بیشتر منجر نمی‌شود؛ زیرا دو بار رمزگذاری با انتقال‌های A و B معادل یک بار رمزگذاری با کلید A+B است. | ## جمع‌بندی | به زبان ریاضی می‌توان گفت مجموعهٔ رمز سزار با کلیدهای متنوع، تحت ترکیب یک گروه تشکیل می‌دهند.