Ніһиліст шифрі: қолмен жұмыс істейтін симметриялық шифрлеу
Nihilist cipher
Ниһилист шифрі: 1880-жылдары Ресей ниһилистері қолданған қарапайым симметриялық шифрлеу әдісі. Кілт сөзбен мәтінді сандарға айналдырып, қосу арқылы шифрлейді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Қолмен жұмыс істейтін симметриялық шифр
Manually operated symmetric encryption cipher
Криптография тарихында Нигилистік шифр – 1880 жылдары орыс нигилистері патшалық режимге қарсы терроризмді ұйымдастыру үшін қолданған қолмен жұмыс істейтін симметриялық шифр. Кейде бұл термин Бірінші Бас Дирекциясының тыңшыларымен байланыс үшін кейінірек пайдаланған бірнеше жетілдірілген алгоритмдерге де қолданылады.
In the history of cryptography, the Nihilist cipher is a manually operated symmetric encryption cipher, originally used by Russian Nihilists in the 1880s to organize terrorism against the tsarist regime. The term is sometimes extended to several improved algorithms used much later for communication by the First Chief Directorate with its spies.
Сипаттама
Алдымен шифрлеуші аралас әліпбиді пайдаланып Полибиус шаршысын құрастырады. Бұл жай мәтінді және кілт сөзді екі таңбалы сандар тізбегіне түрлендіру үшін қолданылады. Содан кейін бұл сандар қалыпты тәртіппен қосылып шифрмәтін алынады, кілт сөздер қажет болған жағдайда қайталанады.
First the encipherer constructs a Polybius square using a mixed alphabet. This is used to convert both the plaintext and a keyword to a series of two digit numbers. These numbers are then added together in the normal way to get the ciphertext, with the key numbers repeated as required.
Криптоанализ
Себебі, ашық мәтінде де, кілтте де әрбір символ кез келген бөлшектеусіз толық сан ретінде қолданылады, сондықтан негізгі Нигилистік шифры Вигенер шифрының сандық түрінен көп ерекшеленбейді, тек шифрланған символдар әріптердің орнына көп таңбалы сандар болып табылады. Осы себепті, оған өте ұқсас әдістермен шабуыл жасау мүмкін. Тағы бір кемшілік – модульдік қосымның орнына қарапайым қосымды қолдану қосымша ақпаратты жария етеді. Мысалы, (5 × 5 шаршыны қарастыра отырып), егер шифрланған мәтін саны 100-ден жоғары болса, онда ашық мәтін мен кілт кестедегі бесінші қатардан алынғаны сөзсіз.
Because each symbol in both plaintext and key is used as a whole number without any fractionation, the basic Nihilist cipher is little more than a numerical version of the Vigenère cipher, with multiple digit numbers being the enciphered symbols instead of letters. As such, it can be attacked by very similar methods. An additional weakness is that the use of normal addition (instead of modular addition) leaks further information. For example, (assuming a 5 × 5 square) if a ciphertext number is greater than 100 then it is a certainty that both the plaintext and key came from the fifth row of the table.
Кейінгі нұсқалары немесе туындылары
Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде бірнеше кеңес тыңшылары Мәскеу орталығына негізгі нигилистік шифрдың эволюциялық жетістіктері болып табылатын екі шифрды қолдана отырып хабарласты. Жапониядағы Ричард Сордж желісінде Макс Клаузен және Швейцариядағы Люси шпиондық желісінде Александр Фут өте күшті нұсқаны қолданды. Rote Kapelle желісі сәл әлсіретілген нұсқаны қолданды. Екі нұсқада да, қарапайым мәтін Polybius квадратының орнына, бірінші кезекте, сандарға айналдырылды. Бұл жай мәтінді сәл қысып, оның бірлік қашықтығын көтереді және радио операторларына хабарларын тез аяқтауға және тез тоқтатуға мүмкіндік береді. Операторды жылдам сөндіру арқылы қарсыластың радиолокаторлары операторды табу қаупін азайтады. Бірлік қашықтығын ұлғайту статистикалық шабуылдарға қарсы күштерді арттырады. Клаузен мен Фут екеуі де өздерінің ашық мәтіндерін ағылшын тілінде жазды және ағылшын тілінің 8 жиі кездесетін әріптерін (шахмат тақтасының жоғарғы қатарын толтыру үшін) "a sin to err" (екінші "r" тастау) деген есте сақтау фразасы (және сәл қорқынышты) арқылы жаттады. Стандартты ағылшынша шашка тақтасында 28 таңба бар және бұл шифрда олар "толық тоқтату" және "сандар ауысуы" болды. Сандар сан ауысуымен жіберілді, содан кейін нақты ашық мәтін цифрлары қайталанған жұптармен, содан кейін тағы бір ауысумен. Содан кейін, негізгі Нихилистікке ұқсас, сандық қосымша қосылды, оны "жабылу" деп атады. Алайда әр жолы әртүрлі қоспа қолданылды, сондықтан қандай қоспа қолданылғанын көрсету үшін жасырын "көрсеткіш топты" енгізу керек болды. Негізгі Нихилисттен айырмашылығы, қоспаны тасымалдаушы емес қосу арқылы қосылды (санды қосу модулі 10), осылайша көп ақпарат ағып кетпейтін біркелкі шығыс пайда болды. Ең бастысы, қосымша сөзді кілт сөз арқылы емес, өндірістік статистика альманахтарынан кездейсоқ жолдарды таңдау арқылы жасалды. Мұндай кітаптар агентті іздестіру кезінде күдік туғызбайтындай (әсіресе агенттердің бүркемесі бизнесмендер болғандықтан) және өте қауіпсіз қоспаны қамтамасыз ететін жоғары энтропиялық тығыздыққа ие деп саналды. Әрине, мұндай кітаптағы цифрлар біркелкі таратылмайды (оларда "0" және "1" артық (Бенфорд заңы) бар, ал ретті сандар біршама ұқсас болуы мүмкін), алайда олардың энтропиясы тығыздығы парольдер мен осыған ұқсас нәрселерге қарағанда әлдеқайда жоғары; қалай болғанда да, іс жүзінде олар ешқашан табысты криптоанализден өтпеген сияқты. Әлсіз нұсқасы роман немесе ұқсас кітаптың мәтінінен қоспаны пайдаланды (кем дегенде бір Rote Kapelle мүшесі The Good Soldier Schweik қолданды). Бұл мәтін цифрлық қоспаға шашка тақтасына ұқсас әдіспен аударылды. Осы бағыттағы соңғы дамуы - 1950 жылдары Рейно Хайханен қолданған VIC шифры. Бұл кезде көптеген совет агенттері бір реттік тақташаларды қолданатын болды.
During World War II, several Soviet spy rings communicated to Moscow Centre using two ciphers which are essentially evolutionary improvements on the basic Nihilist cipher. A very strong version was used by Max Clausen in Richard Sorge's network in Japan, and by Alexander Foote in the Lucy spy ring in Switzerland. A slightly weaker version was used by the Rote Kapelle network. In both versions, the plaintext was first converted to digits by use of a straddling checkerboard rather than a Polybius square. This has the advantage of slightly compressing the plaintext, thus raising its unicity distance and also allowing radio operators to complete their transmissions quicker and shut down sooner. Shutting down sooner reduces the risk of the operator being found by enemy radio direction finders. Increasing the unicity distance increases strength against statistical attacks. Clausen and Foote both wrote their plaintext in English, and memorized the 8 most frequent letters of English (to fill the top row of the checkerboard) through the mnemonic (and slightly menacing) phrase "a sin to err" (dropping the second "r"). The standard English straddling checkerboard has 28 characters and in this cipher these became "full stop" and "numbers shift". Numbers were sent by a numbers shift, followed by the actual plaintext digits in repeated pairs, followed by another shift. Then, similarly to the basic Nihilist, a digital additive was added in, which was called "closing". However a different additive was used each time, so finally a concealed "indicator group" had to be inserted to indicate what additive was used. Unlike basic Nihilist, the additive was added by non carrying addition (digit wise addition modulo 10), thus producing a more uniform output which doesn't leak as much information. More importantly, the additive was generated not through a keyword, but by selecting lines at random from almanacs of industrial statistics. Such books were deemed dull enough to not arouse suspicion if an agent was searched (particularly as the agents' cover stories were as businessmen), and to have such high entropy density as to provide a very secure additive. Of course the figures from such a book are not actually uniformly distributed (there is an excess of "0" and "1" (see Benford's Law), and sequential numbers are likely to be somewhat similar), but nevertheless they have much higher entropy density than passphrases and the like; at any rate, in practice they seem never to have been successfully cryptanalysed. The weaker version generated the additive from the text of a novel or similar book (at least one Rote Kapelle member used The Good Soldier Schweik) This text was converted to a digital additive using a technique similar to a straddling checkerboard. The ultimate development along these lines was the VIC cipher, used in the 1950s by Reino Häyhänen. By this time, most Soviet agents were instead using one time pads.