Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Алмастыру шифры
Substitution cipher
Полиграфиялық алмастыру – әріптердің блоктарында біркелкі алмастыру жасалатын шифр. Блоктың ұзындығы нақты белгілі болғанда, одан да дәл терминдер қолданылады: мысалы, әріптер жұптарымен алмастырылатын шифр – биграфикалық шифр. Полиграфиялық алмастыру түсінігі, әрбір әріп жеке-жеке біркелкі алмастырылатын моноалфавиттік (немесе қарапайым) алмастырулармен, немесе әрбір әріптің мәтіндегі орнына қарай түрліше алмастырылатын полиалфавиттік алмастырулармен салыстырылады. Теориялық тұрғыдан алғанда, бұл анықтамалардың арасында белгілі бір үйлесім бар; сегіз әріптен тұратын кілтпен Виженер шифрын октаграфиялық алмастыру деп қарастыруға болады. Бірақ іс жүзінде, мұндай тұжырым пайдалы емес, себебі оны полиалфавиттік алмастыру шифры ретінде қарастыру әлдеқайда тиімді.
Polygraphic substitution is a cipher in which a uniform substitution is performed on blocks of letters. When the length of the block is specifically known, more precise terms are used: for instance, a cipher in which pairs of letters are substituted is bigraphic. As a concept, polygraphic substitution contrasts with monoalphabetic (or simple) substitutions in which individual letters are uniformly substituted, or polyalphabetic substitutions in which individual letters are substituted in different ways depending on their position in the text. In theory, there is some overlap in these definitions; one could conceivably consider a Vigenère cipher with an eight letter key to be an octographic substitution. In practice, this is not a useful observation since it is far more fruitful to consider it to be a polyalphabetic substitution cipher.
Ерекше шифрлар
1563 жылы Джамбатиста делла Порта алғашқы екі әріптік ауыстыруды ойлап тапты. Бірақ ол символдар матрицасынан аспады. Іс жүзінде, оны жаттау мүмкін емес еді, ал кестені алып жүру жаудың қолына түсіп қалу қаупін тудыратын еді. 1854 жылы Чарльз Уитстон Playfair шифрын ұсынды, бұл кілттік сөз негізінде жұмыс істейтін және дала жағдайында қағазға түсірілуі мүмкін жүйе болды. Одан кейінгі 50 жылда осыған ұқсас төрт және екі шаршылы шифрлар пайда болды, олар біршама қиынрақ болғанымен, жақсырақ қорғауды қамтамасыз етті. 1929 жылы Лестер С. Хилл кез келген ұзындықтағы блоктарды шифрлеу үшін матрицалық алгебраны қолданатын Хилл шифрын жасады. Дегенмен, жеткілікті үлкен блок өлшемі үшін шифрлеуді қолмен орындау өте қиын, бірақ ол машина немесе компьютер арқылы іске асырылды. Сондықтан бұл классикалық және қазіргі заманғы криптографияның шекарасында тұр.
In 1563, Giambattista della Porta devised the first bigraphic substitution. However, it was nothing more than a matrix of symbols. In practice, it would have been all but impossible to memorize, and carrying around the table would lead to risks of falling into enemy hands. In 1854, Charles Wheatstone came up with the Playfair cipher, a keyword based system that could be performed on paper in the field. This was followed up over the next fifty years with the closely related four square and two square ciphers, which are slightly more cumbersome but offer slightly better security. In 1929, Lester S. Hill developed the Hill cipher, which uses matrix algebra to encrypt blocks of any desired length. However, encryption is very difficult to perform by hand for any sufficiently large block size, although it has been implemented by machine or computer. This is therefore on the frontier between classical and modern cryptography.
Жалпы полиграфтық алмастыруларды криптоанализ
Полиграфиялық жүйелер моноалфавиттік ауыстыруларға қарағанда қауіпсіздіктің айтарлықтай жақсаруын қамтамасыз етеді. Хабарламадағы жеке 'E' әрпін қарастыратын болсақ, оны орналасқан жеріне және көрші әріптеріне байланысты 52 түрлі нұсқау арқылы шифрлеуге болады, бұл жеке әріптердің жиілігін жасыру үшін үлкен мүмкіндік береді. Дегенмен, қауіпсіздіктің артуы шектеулі; әдетте, бұзу үшін үлкен мәтін үлгісі қажет болса да, оны қолмен де жасауға болады. Полиграфиялық шифрланған мәтінді анықтау үшін жеке әріптердің ғана емес, полиграммалардың жиілік кестесін құру қажет. Бұл кестелерді ағылшын тіліндегі түпнұсқа мәтіннің жиілігімен салыстыруға болады. Диграммалардың таралуы жеке әріптерге қарағанда айқынрақ. Мысалы, ағылшын тіліндегі ең көп қолданылатын алты әріп (23%) ағылшын тіліндегі түпнұсқа мәтіннің шамамен жартысын құрайды, бірақ осыған ұқсас нәтижеге 676 диграмманың тек 8% жеткілікті. Сонымен қатар, тіпті мыңдаған символдардан тұратын түпнұсқа мәтінде де, диграммалардың жартысына жуығы кездеспеуі мүмкін немесе сирек кездеседі деп күтуге болады. Мәтінді қарап отырып, блок ұзындығының еселігінде қайталанатын мәтіннің ретсіз таралуын және осыған сәйкес емес мәтіннің азын күтуге болады. Полиграфиялық деп анықталған кодты бұзу, үлкен "әліпби" болмаса, жалпы моноалфавиттік ауыстыруды бұзуға ұқсас. Біріншіден, ең көп кездесетін полиграммаларды анықтап, оларды түпнұсқа мәтіннің әдеттегі полиграммаларымен алмастыруға тырысады, содан кейін жалпы сөздерді, тіркестерді және соңында мағынаны құруға көшеді. Әрине, егер тергеу криптоаналитикті кодтың Playfair немесе 2-ретті Hill шифры сияқты нақты түріне күдік туғызса, онда олар арнайы шабуылды қолдана алады.
Polygraphic systems do provide a significant improvement in security over monoalphabetic substitutions. Given an individual letter 'E' in a message, it could be encrypted using any of 52 instructions depending on its location and neighbors, which can be used to great advantage to mask the frequency of individual letters. However, the security boost is limited; while it generally requires a larger sample of text to crack, it can still be done by hand. One can identify a polygraphically encrypted text by performing a frequency chart of polygrams and not merely of individual letters. These can be compared to the frequency of plaintext English. The distribution of digrams is even more stark than individual letters. For example, the six most common letters in English (23%) represent approximately half of English plaintext, but it takes only the most frequent 8% of the 676 digrams to achieve the same potency. In addition, even in a plaintext many thousands of characters long, one would expect that nearly half of the digrams would not occur, or only barely. In addition, looking over the text one would expect to see a fairly regular scattering of repeated text in multiples of the block length and relatively few that are not multiples. Cracking a code identified as polygraphic is similar to cracking a general monoalphabetic substitution except with a larger 'alphabet'. One identifies the most frequent polygrams, experiments with replacing them with common plaintext polygrams, and attempts to build up common words, phrases, and finally meaning. Naturally, if the investigation led the cryptanalyst to suspect that a code was of a specific type, like a Playfair or order 2 Hill cipher, then they could use a more specific attack.