Шифр транспозициясы – мәлімдемелерді өзгерту арқылы мәтінді шифрлау әдісі. Құпиялықты қамтамасыз ету үшін ауыстырумен біріктіріледі. Қолданылуы, қауіпсіздігі туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Шифрлау әдісі
Method of encryption
Криптографияда транспозициялық шифр (пермутациялық шифр деп те аталады) – мәтіннің таңбаларының орнын өзгерту арқылы (транспозиция) олардың мәнін өзгертпей шифрлау әдісі. Транспозициялық шифрлар ашық мәтіннің бөліктерін (әдетте таңбаларды немесе таңбалар топтарын) белгілі бір рет бойынша өзгертіп, шифрланған мәтінді құрайды, ол ашық мәтіннің өзгеше түрі болып табылады. Олар алмастыру шифрларынан өзгеше, себебі алмастыру шифрлары мәтін бөліктерінің орнын өзгертпей, тек олардың мәнін ғана өзгертеді. Транспозиция мен алмастыру операцияларының айырмашылығына қарамастан, олар көбінесе ADFGVX шифры сияқты тарихи шифрларда немесе қазіргі заманғы Advanced Encryption Standard (AES) сияқты күрделі, жоғары сапалы шифрлау әдістерінде біріктіріледі.
In cryptography, a transposition cipher (also known as a permutation cipher) is a method of encryption which scrambles the positions of characters (transposition) without changing the characters themselves. Transposition ciphers reorder units of plaintext (typically characters or groups of characters) according to a regular system to produce a ciphertext which is a permutation of the plaintext. They differ from substitution ciphers, which do not change the position of units of plaintext but instead change the units themselves. Despite the difference between transposition and substitution operations, they are often combined, as in historical ciphers like the ADFGVX cipher or complex high quality encryption methods like the modern Advanced Encryption Standard (AES).
Қос көшіру
Бір бағанды транспозицияға баған ұзындығын болжау арқылы шабуыл жасауға болады, хабарды бағандарға жазу (бірақ кілт әлі белгісіз болғандықтан дұрыс емес ретпен), содан кейін мүмкін анаграммаларды іздеу. Осылайша, оны күшейту үшін көбінесе екі рет транспозиция қолданылатын. Бұл – екі рет қолданылатын бағанды транспозиция. Екі транспозиция үшін де бір кілт қолданылуы мүмкін, немесе екі түрлі кілт қолданылуы мүмкін.
A single columnar transposition could be attacked by guessing possible column lengths, writing the message out in its columns (but in the wrong order, as the key is not yet known), and then looking for possible anagrams. Thus to make it stronger, a double transposition was often used. This is simply a columnar transposition applied twice. The same key can be used for both transpositions, or two different keys can be used.
Екі еселік көшірудің көрнекі көрсетілімі
Келесі мысалда біз JANEAUSTEN және AEROPLANES кілттерін келесі қара мәтінді шифрлау үшін қолданамыз: "Транспозициялық шифрлар әріптерді пазл бөліктері сияқты шатастырып, түсінілмейтін құрылым жасайды. "Түстер әрбір транспозиция қадамында әріптердің қалай шатастырылғанын көрсетеді. Бір қадамның өзі шамалы өзгерістерге ғана әкелсе, екінші қадам тордың соңғы қатары толық болмаған жағдайда, күрт шатастыру эффектісіне алып келеді.
In the following example, we use the keys JANEAUSTEN and AEROPLANES to encrypt the following plaintext: "Transposition ciphers scramble letters like puzzle pieces to create an indecipherable arrangement. "The colors show how the letters are scrambled in each transposition step. While a single step only causes a minor rearrangement, the second step leads to a significant scrambling effect if the last row of the grid is incomplete.
Криптоанализ
Екі рет транспозициялау шифрын екі кілт ұзындығының көбейтіндісіне тең ұзындығы бар бір транспозиция ретінде қарастыруға болады. 2013 жылдың соңында авторы шешуге болмайтын деп есептеген қос транспозициялауға қатысты мәселені Джордж Ласри әрбір транспозицияны жеке-жеке талдап, «бөліп-бас иегерлік» әдісін қолдана отырып шешті.
The double transposition cipher can be treated as a single transposition with a key as long as the product of the lengths of the two keys. In late 2013, a double transposition challenge, regarded by its author as undecipherable, was solved by George Lasry using a divide and conquer approach where each transposition was attacked individually.
Торлар
Транспозициялық шифрдың тағы бір түрі решеткелерді, яғни кесілген тесіктері бар физикалық маскаларды пайдаланады. Бұл решеткенің мөлшерімен анықталған кезеңде өте тәртіпсіз транспозицияны жасауы мүмкін, бірақ корреспонденттер физикалық кілтті құпия сақтауы тиіс. Решеткелер алғаш рет 1550 жылы ұсынылған және Бірінші дүниежүзілік соғыстың басындағы бірнеше ай бойы әскери қолданыста болды.
Another form of transposition cipher uses grilles, or physical masks with cut outs. This can produce a highly irregular transposition over the period specified by the size of the grille, but requires the correspondents to keep a physical key secret. Grilles were first proposed in 1550, and were still in military use for the first few months of World War One.
Құрастыру
Транспозиция көбінесе бағалау әдістері сияқты басқа техникалармен біріктіріледі. Мысалы, қарапайым алмастыру шифры, колонналық транспозициямен қоса қолданылса, екеуінің де әлсіз жақтарын жояды. Транспозицияның арқасында жоғары жиілікті шифрмәтін символдары жоғары жиілікті ашық мәтін әріптерімен алмастырылғанда, ашық мәтіннің бөліктері ашық көрінбейді. Алмастыру болғандықтан транспозицияны анаграммалауға болмайды. Бұл техника фракциялаумен біріктірілгенде ерекше тиімді (төменде қараңыз). Алайда, мұндай шифрларды жасау және тексеру қарапайым шифрларға қарағанда күштірек еңбек талап етеді және қате жіберу ықтималдығы жоғары.
Transposition is often combined with other techniques such as evaluation methods. For example, a simple substitution cipher combined with a columnar transposition avoids the weakness of both. Replacing high frequency ciphertext symbols with high frequency plaintext letters does not reveal chunks of plaintext because of the transposition. Anagramming the transposition does not work because of the substitution. The technique is particularly powerful if combined with fractionation (see below). A disadvantage is that such ciphers are considerably more laborious and error prone than simpler ciphers.
Фракциялау
Транспозиция, әсіресе, фракциялаумен қолданылғанда тиімді – яғни, әрбір қарапайым мәтіндік символды екі немесе одан көп шифрланған мәтіндік символдарға бөлетін алдын ала кезеңмен жұмыс істегенде. Мысалы, қарапайым мәтін әліпбиі тор түрінде жазылуы мүмкін, ал хабарламадағы әрбір әріп оның координаттарымен алмастырылуы мүмкін (Полибиус квадраты мен Страдлингтің шахмат тақтасын қараңыз). Фракциялаудың тағы бір әдісі – хабарды жай ғана Морзе кодына аудару, бос орындармен қатар нүктелер мен сызықтарды да белгілеу. Мұндай фракцияланған хабар транспозицияланған кезде, жеке әріптердің құрамдас бөліктері хабарда кеңінен таралып, Клод Э. Шеннонның диффузиясына қол жеткізеді. Фракциялау мен транспозицияны біріктіретін шифрларға bifid шифры, trifid шифры, ADFGVX шифры және VIC шифры жатады. Тағы бір мүмкіндік – әр әріпті оның екілік өрнегімен алмастыру, оны транспозициялау, содан кейін жаңа екілік тізбекті сәйкес ASCII символдарына түрлендіру. Екілік тізбекті ASCII символдарына ауыстыру алдында шифрлау процесін бірнеше рет қайталау оны бұзуды қиындата түсері мүмкін. Көптеген қазіргі заманғы блок шифрлары осы қарапайым идеямен байланысты транспозицияның күрделі формаларын қолданады.
Transposition is particularly effective when employed with fractionation – that is, a preliminary stage that divides each plaintext symbol into two or more ciphertext symbols. For example, the plaintext alphabet could be written out in a grid, and every letter in the message replaced by its co ordinates (see Polybius square and Straddling checkerboard). Another method of fractionation is to simply convert the message to Morse code, with a symbol for spaces as well as dots and dashes. When such a fractionated message is transposed, the components of individual letters become widely separated in the message, thus achieving Claude E. Shannon's diffusion. Examples of ciphers that combine fractionation and transposition include the bifid cipher, the trifid cipher, the ADFGVX cipher and the VIC cipher. Another choice would be to replace each letter with its binary representation, transpose that, and then convert the new binary string into the corresponding ASCII characters. Looping the scrambling process on the binary string multiple times before changing it into ASCII characters would likely make it harder to break. Many modern block ciphers use more complex forms of transposition related to this simple idea.