ამ სტატიაში განვიხილავთ ვიგენერის ცხრილს რუსული ანბანისთვის, კერძოდ მის მნიშვნელობას განვითარებაში. გავეცნოთ ტერმინოლოგიას, ისტორიულ ფაქტებს. ჩვენ შევისწავლით გაშიფვრას და მის მეთოდებს, ისევე როგორც ბევრ სხვას, რაც საბოლოოდ საშუალებას მოგვცემს მკაფიოდ განვსაზღვროთ ვიგენერის ცხრილის კონცეფცია.
შესავალი
არსებობს ცნება "ინფორმაციის დაშიფვრა" - ეს არის ინფორმაციის სხვა ფორმაში ინტერპრეტაციის გარკვეული მექანიზმი, რომლის ამოცნობაც შესაძლებელია მხოლოდ მისი გაშიფვრის გზით.
Vigenère შიფრი არის ინფორმაციის პოლიაბანური დაშიფვრის ერთ-ერთი ასეთი მეთოდი ლიტერატურულ ტექსტში ცვლილებების შეტანით, რომლის წაკითხვა შესაძლებელია მხოლოდ კლავიშების ცოდნით. ეს მრავალანბანური ჩანაცვლება ერთდროულად არ გამოიგონეს. პირველი მეცნიერი, რომელმაც აღწერა ეს მეთოდი, იყო ჯ.ბატისტა ბელასო. მან ეს გააკეთა წიგნის La cifra del გვერდებზე. სიგ. თუმცა 1553 წელს მეთოდს ეწოდა საფრანგეთის დიპლომატის ბ.ვიგენერის სახელი. მისი მეთოდოლოგია საკმაოდ მარტივია გასაგებად და შესასრულებლად. ჩვეულებრივისთვისაც მიუწვდომელიაკრიპტოანალიზის ხელსაწყოები.
ისტორიული მონაცემები
ლ. ალბერტიმ, არქიტექტურისა და ფილოსოფიის დარგების ცნობილმა სპეციალისტმა, 1466 წელს შემოწმებისა და შეფასებისთვის წარმოადგინა ტრაქტატი, რომელიც შეიცავდა ინფორმაციას დაშიფვრის შესახებ, იგი გაგზავნეს პაპის ოფისში. ინფორმაცია მოგვითხრობდა ამ მოქმედების განხორციელების სხვადასხვა გზებზე. სამუშაოს საბოლოო შედეგი მის მიერ იყო წარმოდგენილი მონაცემების კოდირების მეთოდით, რომელიც მან პირადად შეიმუშავა, რომელსაც მან უწოდა "მეფეთა ღირსეული შიფრი". დაშიფვრის ეს მექანიზმი იყო პოლიაბანური სტრუქტურა, რომელიც ქმნიდა დაშიფვრის დისკს. 1518 წელს გერმანიაში სტამბის გამოგონებამ ახალი სივრცე მისცა კრიპტოგრაფიის განვითარებას.
1553 წელს გადაიდგა კიდევ ერთი ნაბიჯი, რათა განვითარებულიყო ადამიანის საქმიანობის ეს სფერო. ეს გააკეთა ჯ.ბელაზომ. მან თავის ნამუშევარს "სინიორ ბელასოს შიფრი" უწოდა. აქ გასაღებად გამოიყენებოდა ფრაზა ან ერთი სიტყვა, რომელიც პაროლს ემსახურებოდა. მომავალში ეს იდეები გარდაიქმნა ბელასოს თანამემამულემ, კერძოდ ჯ.ბ.პორტამ. მთავარი ცვლილება იყო ცხრილის პირველ რიგში სტანდარტული ანბანური თანმიმდევრობის მიტოვების წინადადება და, შესაბამისად, თვითნებური თემებიდან აღებულ თანმიმდევრობაზე გადასვლა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გაშიფვრის გასაღებად. კრიპტოგრაფიის გაკვეთილების შესაბამისად, ცხრილების რიგები ინარჩუნებდნენ იგივე ციკლურ ძვრებს. პორტას მიერ გამოცემული წიგნი "საიდუმლო მიმოწერის შესახებ" შეიცავს ინფორმაციას ბიგრამის შიფრის შესახებ.
მე-16 საუკუნის შუა ხანები,იტალია. აქ გამოჩნდა გ.კარდანოს ნაშრომის წიგნის გამოცემა, რომელიც მიზნად ისახავდა კრიპტოგრაფიული იდეების ინოვაციების ასახვას. მაგალითად, გაჩნდა „კარდანოს გისოსის“კონცეფცია.
მას შემდეგ, რაც ბლეზი გაეცნო ბელაზოს, კარდანოს და სხვა მოაზროვნეების შემოქმედებას, ის ასევე დაინტერესდა კრიპტოგრაფიული მუშაობით. მომავალში მან შექმნა Vigenère შიფრი. მისი კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ნამუშევარი იყო ტრაქტატის დაწერა შიფრების შესახებ. მასში ავტორი ცდილობდა ჩამოეყალიბებინა კიბერნეტიკური კრიპტოგრაფიის საფუძვლები.
მიმოხილვა შიფრის შესახებ
ვიგენერის ცხრილი და მონაცემთა კოდირების მეთოდები, რომლებიც მოჰყვა მის გამოყენებას, უკიდურესად მდგრადია "ხელით" ტიპის გატეხვის მიმართ. მათემატიკოსმა და მწერალმა ლ. კეროლმა ამ შიფრულ სისტემას მიანიჭა ტიტული "ურღვევი", რომელიც მან გამოხატა სტატიაში "ანბანური შიფრის" შესახებ, რომელიც გამოქვეყნდა 1868 წელს.
59 წლის შემდეგ, ერთ-ერთმა ამერიკულმა ჟურნალმა ისაუბრა ვიგენერის მეთოდზე ლიტერალური ტექსტის პოლიაბანური დაშიფვრის შესახებ, ისევე როგორც ადრე კეროლმა. თუმცა მე-19 საუკუნეში გამოიგონეს კასისკას მეთოდი, რამაც შესაძლებელი გახადა ამ პრეტენზიების უარყოფა შიფრული სისტემის დარღვევით.
გილბერტ ვერნამი ცდილობდა გაეუმჯობესებინა გატეხილი შიფრი, მაგრამ მისი გაუმჯობესების გათვალისწინებითაც კი, ის არასტაბილური დარჩა კრიპტოანალიზისთვის. მომავალში, ვერნამმა თავად შექმნა სისტემა, რომლის გაშიფვრა შეუძლებელია.
ზოგადი ინფორმაცია
ვიგენერის ცხრილს ინგლისური ანბანისთვის ჰქონდა ინტერპრეტაციის მრავალი განსხვავებული ფორმამოქმედების გზები. მაგალითად, კეისრის შიფრი ვარაუდობდა ანბანური ცვლას გარკვეული რაოდენობის პოზიციებით. მაგალითად, სამი ასოს ცვლა ნიშნავს, რომ ასო A გახდება D და B გახდება E. ვიჟენერის მიერ შექმნილი შიფრი ჩამოყალიბებულია ცეზარის თანმიმდევრული შიფრული სისტემების სერიიდან. აქ ნებისმიერ ცვლილებას შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული მნიშვნელობა. კოდირების პროცესი შეიძლება მოიცავდეს სპეციალური ანბანური ტაბლეტების ან Vigenère კვადრატების (ცხრილების) გამოყენებას. ლათინური ანბანისთვის შეიქმნა ოცდაექვსი სიმბოლო და მათში ნებისმიერი შემდგომი სტრიქონი გადაინაცვლა გარკვეული რაოდენობის პოზიციებით. სიტყვის სიმბოლო, რომელიც გასაღების ფუნქციას ასრულებს, განსაზღვრავს გამოყენებული ანბანის არჩევანს.
გაშიფვრა
ვიგენერის დაშიფვრის დახმარებით წყაროში სიმბოლოების გამეორების სიხშირის ზოგადი მახასიათებლები "ბუნდოვანია". თუმცა, რჩება ისეთი თვისებები, რომელთა გარეგნობა ტექსტში რეგულარულად იბეჭდება. ამ კოდირების მთავარი სისუსტე არის კლავიშების გამეორება. ეს საშუალებას გაძლევთ შექმნათ კრიპტოანალიზის პროცესი, რომელიც შედგება ორი ეტაპისგან:
- დასაზღვრეთ პაროლის სიგრძე. ეს კეთდება ტექსტის სხვადასხვა დეციმაციის განაწილების სიხშირის ანალიზით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ისინი იღებენ წყაროს შიფრით, რომელშიც ყოველი მეორე ასო კოდის ნაწილია, შემდეგ იყენებენ მესამეს და ა.შ. გასაღებად.
- კრიპტოანალიზის ხელსაწყოების გამოყენება, რაც მთლიანობაშიაკეისრის შიფრები, რომელთა გატეხვა ადვილია მათი ერთმანეთისგან განცალკევებით.
სიგრძე განისაზღვრება Kasiska და Friedman ტესტების გამოყენებით.
Kasiska მეთოდი
პირველი ადამიანი, რომელმაც შეძლო ვიგენერის დაშიფვრის მეთოდის დარღვევის ალგორითმის შემუშავება, იყო C. Babbage. წახალისების მიზნით მან გამოიყენა ინფორმაცია J. Thwaites-თან წერილების გაცვლის დროს, სადაც ამტკიცებდა, რომ მან შეძლო ახალი კოდირების სისტემის შემუშავება. ჩარლზ ბაბეჯმა თანამოსაუბრეს საპირისპირო დაუმტკიცა, რომ იგი ვიჟენერის შემოქმედების კონკრეტულ შემთხვევამდე დაამცირა. ამის შემდეგ ტვისმა ურჩია ჩარლზს, გაეტეხა წყარო. ტექსტის გაშიფვრა მალავდა ა.ტენისონის ლექსის სიტყვებს, საკვანძო სიტყვა კი მისი მეუღლის ემილის სახელი იყო. აღმოჩენის გამოქვეყნება თავად კრეკერის თხოვნით არ მომხდარა. იგივე ალგორითმი აღმოაჩინა პრუსიის არმიის ოფიცერმა ფრიდრიხ ვილჰელმ კასისკამ, რომლის სახელიც მას ეწოდა.
იდეა ეფუძნება პერიოდული გასაღების ნაკადის ტექნიკას. ენის ბუნებრივი ფორმა ასევე შეიცავს ასოების კომბინაციებს, რომლებიც შეიძლება ხშირად განმეორდეს და ეწოდება ბიგრამები და ტრიგრამები. მათი გამეორების სიხშირე იძლევა შესაძლებლობას გამოჩნდეს, რაც დაგეხმარებათ გაშიფვრის გასაღების დადგენაში. მანძილი გარკვეული სტრუქტურების გამეორებას შორის უნდა შეესაბამებოდეს სლოგანის სიგრძის სიმრავლეს. თითოეული ასეთი მანძილის ყველაზე გრძელი ჯამური ხანგრძლივობის გამოთვლით, შეიძლება მივიღოთ საკვანძო სიგრძის სამუშაო ჰიპოთეზა.
კაპას ტესტი
გაშიფვრის კიდევ ერთი გზავიგენერის ცხრილი და მისგან მიღებული კოდირება შეიძლება ჩაითვალოს ვ.ფრიდმანის მიერ შექმნილ ტესტად. ეს მეთოდი შეიქმნა 1920 წელს. აქ გამოყენებული იყო შესატყვისი ინდექსის კონცეფცია, რომელსაც შეუძლია გაზომოს კონკრეტული სიმბოლოების გამეორების სიხშირე, რაც საშუალებას მისცემს დაარღვიოს შიფრული სისტემა. იმის გათვალისწინებით, რომ შემთხვევით შერჩეული სიმბოლოები შეიძლება ემთხვეოდეს დაახლოებით 0,067%-ის შანსს (ინგლისურად), შესაძლებელია განისაზღვროს ტექსტში მათი შესატყვისობის ალბათობა. ეს საშუალებას გაძლევთ შექმნათ გასაღების სიგრძის შეფასება.
სიხშირის ანალიზი
მას შემდეგ, რაც შეგიძლიათ განსაზღვროთ გასაღების სიგრძის ზომა, შეგიძლიათ დაიწყოთ ტექსტის მორგება სხვადასხვა სვეტებში, რომლებშიც ისინი შეესაბამებიან საკვანძო სიმბოლოს. ყველა სვეტი იქმნება ორიგინალური ტექსტის წყალობით, რომელიც კოდირებულია კეისრის შიფრის გამოყენებით. და კოდირების ამ მეთოდის გასაღები არის Vigenère სისტემის ერთი მეტყველების ერთეული. ინსტრუმენტების გამოყენებით, რომლებიც კეისრის შიფრების გატეხვის საშუალებას იძლევა, ჩვენ ამით დავასრულებთ ტექსტის გაშიფვრას.
კასისკას ტესტის გაუმჯობესებული ფორმა, რომელიც ცნობილია როგორც Kirchhoff მეთოდი, ეფუძნება სიხშირეების შედარებას გარკვეულ სიმბოლოებთან თითოეულ სვეტში. მათი წყალობით ხდება წყაროს ტექსტებში პერსონაჟის გამეორების სიხშირის შედარება. როგორ გამოვიყენოთ ვიგენერის ცხრილი, გასაღებების ყველა სიმბოლოს ცოდნით, კრიპტოანალიტიკოსისთვის გასაგები ხდება და მისი წაკითხვა საბოლოო გაშიფვრის პროცესში არ იქნება რთული. კირხჰოფის მეთოდის საშუალებები არ გამოიყენება იმ შემთხვევებში, როდესაც ასოების მოცემული გისოსი აკრეფილია. ანუ არის გადახვევა სტანდარტული თანმიმდევრობიდანასოები ანბანში. თუმცა, მნიშვნელოვანია ვიცოდეთ, რომ მატჩის ტესტი კვლავ შედარებულია კასისკას მეთოდთან და, შესაბამისად, მათი გამოყენება შესაძლებელია სპეციალური შემთხვევებისთვის გასაღებების სიგრძის დასადგენად.
ცვალებადობა
ანბანის სისტემა შეიძლება დაფუძნდეს ბევრ სხვა კვადრატზე, რომელთაგან საკმაოდ ბევრია და ადვილად დასამახსოვრებელია. გამოიყენება ვიგენერის მოედანზე. ცნობილ ანალოგიებში შედის ადმირალ ფ. ბუფორდის სახელობის მოედანი. ის წარმოადგენს Vigenère ცხრილის რიგებს, მაგრამ მიმართულია უკან. სერ ფრენსის ბოფორტი იყო ადამიანი, რომელმაც შექმნა ქარის დინების სიჩქარის განსაზღვრის მასშტაბი.
შეჯამება
ვიგენერის ცხრილის მაგალითი შეგიძლიათ იხილოთ ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.
ზოგადი მონაცემებით დაშიფვრის ამ მეთოდის, მისი ისტორიის, განვითარებისა და სხვადასხვა მეცნიერებთან ურთიერთობის, გაშიფვრის მეთოდების, უპირატესობებისა და უარყოფითი მხარეების გათვალისწინებით, ახლა ჩვენ შეგვიძლია ნათლად განვსაზღვროთ ეს კონცეფცია, როგორც ინფორმაციის ერთი ფორმიდან მეორეში გადაქცევის სპეციალური გზა. თავდაპირველი მონაცემების დამალვის მიზანი გარკვეული რაოდენობის პირებისგან. შეტყობინებების კოდირების უნარი იყო მნიშვნელოვანი სტრატეგიული ინგრედიენტი ყველა ადამიანურ ომში.
