Шифр Цезаря
1. Введение
В условиях быстрого развития электронного обмена цифровыми данными все большее значение приобретает информационная безопасность при хранении и передаче данных.Поэтому для обмена данными необходимо обеспечить их шифрование.
Шифрование — это процесс кодирования сообщения, чтобы его мог прочитать только предполагаемый получатель.
Шифр Цезаря является одноалфавитным шифром.
Это тип шифра замены, в котором каждая буква открытого текста заменяется другой буквой, смещенной на некоторое фиксированное количество позиций в алфавите.
Шифрование представлено с использованием модульной арифметики.
С развитием интернет-технологий возникает множество проблем с безопасностью.
Безопасность является большой проблемой, и защита конфиденциальных данных очень важна, чтобы данные не могли быть изменены или использованы в незаконных целях.
Например, в интернет-банкинге, в системах электронного бронирования, в средствах массовой информации безопасность данных является очень важным вопросом.
В большинстве случаев поставщик должен обеспечить безопасность своей инфраструктуры и защиту личных данных и приложений своего клиента, в то время как клиент должен убедиться, что поставщик облачных услуг принял соответствующие меры безопасности для защиты своей информации.
Чтобы избежать такой ситуации, необходимо преобразовать данные в нечитаемую форму на стороне отправителя, а затем снова преобразовать эти данные в читаемую форму на стороне получателя.
Таким образом, проблема сохранения конфиденциальности данных актуальна как для крупных компаний, так и для каждого отдельного человека.
Техника и наука создания нечитаемых данных или шифров, позволяющих прочитать данные только уполномоченному лицу, называется криптографией.
2. Криптография
Криптография — это наука о защите информации от нежелательных лиц путем преобразования ее в форму, необнаружимую для злоумышленников при хранении и передаче.Криптология не нова; оно существует уже более 2000 лет. Слово «криптология» происходит от двух греческих слов: «kryptos», что означает «скрытый» или «тайный», и «graphein», что означает «писать».
Криптология — это наука о том, как сделать сообщение непонятным для всех, кроме предполагаемых получателей.
На языке криптографии сообщение, которое человек намеревается отправить, называется открытым текстом, а фактически отправленное сообщение называется зашифрованным текстом.
Существует две основные категории криптографии (методы асимметричного и симметричного шифрования) в зависимости от типа ключей безопасности, используемых для шифрования/дешифрования данных.
Рис.
2 Схема шифрования и дешифрования
3. Симметричное шифрование
Когда один и тот же ключ используется для шифрования и дешифрования сообщения, это называется криптографией с симметричным ключом.Это также известно как криптография с закрытым ключом; пользователи могут обновлять ключи и использовать их для получения дополнительных ключей.
Это гораздо более эффективный и быстрый подход по сравнению с криптографией с асимметричным ключом.
В криптографии с симметричным ключом ключ генерируется алгоритмом шифрования, а затем отправляется в раздел получателя, где происходит расшифровка.
У этого метода есть несколько проблем:
- Ключ должен быть передан по защищенному каналу от отправителя получателю.
Дело в том, что если защищенный канал уже существует, то и данные передаются по этому же каналу, то зачем в этом случае шифрование?
- Защищенного канала практически нет, поэтому ключ необходимо передавать вместе с данными, что увеличивает накладные расходы и снижает эффективную пропускную способность.
- В-третьих, шум канала повреждает ключ и данные во время передачи.
Рис.
3 Симметричное шифрование
4. Асимметричное шифрование
Это также называется криптографией с открытым ключом.Он использует два ключа: общеизвестный открытый ключ, используемый для шифрования, и закрытый ключ, известный только пользователю этого ключа, используемого для дешифрования.
Открытый и закрытый ключи связаны друг с другом посредством математических вычислений.
Другими словами, данные, зашифрованные одним открытым ключом, можно расшифровать только с помощью соответствующего закрытого ключа.
Эта функция решает проблему симметричного шифрования управления закрытыми ключами.
Но с другой стороны, эта уникальная особенность шифрования с открытым ключом делает его математически более уязвимым для атак.
Более того, асимметричные методы шифрования почти в 1000 раз медленнее, чем симметричные, поскольку требуют большей вычислительной мощности.
Существует два метода преобразования данных в нечитаемый вид: 1. Метод перестановки 2. Метод замены Процедура шифрования и дешифрования показана ниже на рисунке 5:
Рис.
4 Шифрование и дешифрование с открытым ключом Шифр Цезаря является примером метода подстановки.
Дальнейшее усовершенствование исходного трехпозиционного сдвига символов в шифре Цезаря заключается в использовании арифметики по модулю двадцать шесть для ключа шифрования, превышающего двадцать шесть.
? н (x) = (x + n) по модулю 26, где x — значение открытого текста, n — номер смены.
Большим существенным недостатком этого шифра является простота алгоритмов шифрования и дешифрования.
Систему можно расшифровать, не зная ключа шифрования.
Его можно легко взломать, изменив порядок шифрования и просто изменив порядок алфавита.
Д н (x) = (x − n) mod 26 Если мы знаем, что данный зашифрованный текст является шифром Цезаря, то криптоанализ методом перебора прост: попробуйте все 25 ключей.
Шифр Цезаря имеет некоторые недостатки, которые позволяют нам использовать атаку методом грубой силы.
1. Алгоритм шифрования и дешифрования известен.
2. Всего 25 ключей.
3. Язык открытого текста известен и легко узнаваем.
Другая проблема безопасности заключается в том, что если одна буква уже известна, можно определить смещение и расшифровать все сообщение.
Лучшим подходом было бы использовать статистику частоты употребления английских букв.
Давайте подробнее рассмотрим «Частотный анализ» (один из методов криптоанализа).
Частотный анализ предполагает, что частота встречаемости данной буквы алфавита в достаточно длинных текстах одинакова для разных текстов одного и того же языка.
При одноалфавитном шифровании, если в зашифрованном тексте имеется символ с аналогичной вероятностью появления, то можно предположить, что это указанная зашифрованная буква.
Наиболее известен метод частотного криптоанализа при расшифровке египетских иероглифов Ж.
-Ф.
Шампольон в 1822 году.
С середины 20-го века большинство используемых алгоритмов шифрования были разработаны с учетом устойчивости к частотному криптоанализу, поэтому его используют в основном при обучении будущих криптографов.
Рис.
6 Классификация методов шифрования
Заключение
Шифр Цезаря — самый простой и наиболее часто используемый тип шифра.Метод перестановки чаще всего комбинируют с другими приемами.
Шифрование с заменой и перестановкой легко выполняется компьютерами.
Сочетание этих двух классических методов обеспечивает более безопасный и надежный шифр.
Окончательный зашифрованный текст настолько силен, что его очень трудно взломать.
Второй метод (алгоритм), описанный выше, представляет собой комбинацию методов перестановки и замены, что обеспечивает гораздо более надежный шифр.
Теги: #безопасность #криптография #шифрование #Цезарь #Модульная арифметика
-
Арабский
19 Oct, 24 -
Html-Теги В Rss И О Rss В Целом
19 Oct, 24 -
Грубая Оценка Проблемности Проектов Github
19 Oct, 24 -
Гаджеты Для Детей На Ces 2016
19 Oct, 24 -
Поющая Дорога
19 Oct, 24
