Szyfr
Z Wikipedii
Szyfr to rodzaj kodu, system umownych znaków stosowany w celu utajnienia wiadomości, żeby była ona niemożliwa (lub bardzo trudna) do odczytania przez każdego, kto nie posiada odpowiedniego klucza.
Szyfrowanie natomiast jest procedurą przekształcania wiadomości nie zaszyfrowanej w zaszyfrowaną.
Wiadomość przed zaszyfrowaniem nazywa się tekstem jawnym (plaintext), a wiadomość zaszyfrowaną – szyfrogramem (ciphertext). Jako ciekawostkę można podać, że Marian Rejewski używał w swoich pracach określeń kler na tekst jawny i krypt na tekst tajny, zapewne w nawiązaniu do niem. klar lub ang. clear (czysty) oraz ang. crypt (szyfrowany).
Szyfrowanie jest zajęciem bardzo starym, aczkolwiek nowoczesna kryptografia narodziła się dopiero w epoce komputerów i starsze szyfry są z dzisiejszego punktu widzenia zupełnie bezużytecznie. Należy jednak pamiętać, że szyfrowanie ma cel głównie praktyczny: jest nim utrudnienie dostępu do informacji. Jeśli zadowalamy się utrudnieniem wyłącznie czasowym, np. dwa lata lub dwie godziny, użycie prostych szyfrów może być jak najbardziej uzasadnione np. ekonomicznie. Szyfrowanie wszystkich informacji algorytmem RSA jest niecelowe, nieopłacalne i czasochłonne. Jeśli wartość informacji jest niewielka, nieuzasadnione wydaje się być nawet nabywanie licencji na odpowiednie oprogramowanie. Z tego powodu proste szyfry historyczne mogą nadal znajdować zwykle nieprofesjonalne zastosowanie.
Spis treści |
[edytuj] Szyfry współczesne
Współcześnie możemy podzielić metody szyfrowania na 3 grupy:
W szyfrowaniu asymetrycznym występują 2 klucze – klucz publiczny służący do szyfrowania, oraz klucz prywatny służący do deszyfrowania. Ponieważ nie ma potrzeby rozpowszechniania klucza prywatnego, bardzo małe są szanse, że wpadnie on w niepowołane ręce. Szyfry asymetryczne opierają się na istnieniu pewnych trudnych do odwrócenia problemów. Na przykład o wiele łatwiej jest pomnożyć przez siebie 2 duże liczby, niż rozłożyć dużą liczbę na czynniki (opiera się na tym system RSA). Drugim popularnym systemem jest ElGamal, opierający się na trudności logarytmu dyskretnego. Typowe rozmiary kluczy są wielkości 1024-2048 bitów dla np. RSA lub ok 512 bitów dla kryptografii na krzywych eliptycznych. W przypadku RSA złamane zostały klucze rozmiarów do ok. 500 bitów.
Szyfry blokowe to procedury, które szyfrują niewielkie bloki danych (znacznie mniejsze od typowej wiadomości), współcześnie jest to najczęściej 128 bitów (AES), choć do niedawna przeważały 64-bitowe bloki (DES, 3DES, Blowfish, IDEA). Klucze są znacznie mniejsze, mają zwykle od 128 do 256 bitów, przy czym wartości mniejsze od 80 (DES – 56) są uważane za niewystarczające. Typowy szyfr blokowy składa się z kilkunastu dość prostych rund przekształcających blok. Operacje używane w tych szyfrach są zwykle proste, ale pochodzą z "różnych światów", np. używa się dodawania, XOR, przesunięć cyklicznych, różnego typu S-BOXów, mnożenia modulo liczb pierwszych itd. Już kilka rund takich operacji zupełnie zaburza jakikolwiek porządek i jest bardzo trudne do analizowania.
Ponieważ szyfr blokowy szyfruje jedynie niewielką ilość informacji, używane są różne tryby szyfrowania, które umożliwiają szyfrowanie większych wiadomości.
Szyfry strumieniowe szyfrują każdy znak tekstu jawnego osobno, generując znak strumienia szyfrującego i przekształcając go na przykład z użyciem funkcji XOR ze znakiem danych, w związku z czym nie jest konieczne oczekiwanie na cały blok danych, jak w przypadku szyfrów blokowych. Najpopularniejszym współczesnym szyfrem strumieniowym jest RC4. Inne popularne szyfry strumieniowe to A5/1 i A5/2 stosowane w telefonii komórkowej. Do szyfrów strumieniowych należą też historyczne szyfry polialfabetyczne i monoalfabetyczne.
Niektóre z trybów szyfrów blokowych – CFB, OFB, CTR – działają jako szyfry strumieniowe, generując strumień szyfrujący i XORując dane.
Osobnym szyfrem w swojej klasie jest one time pad.
[edytuj] Proste szyfry
Szyfry historyczne musiały umożliwiać szyfrowanie i deszyfrowanie przez człowieka, a więc opierać się na bardzo prostych operacjach. Współczesne komputery są o kilkanaście rzędów wielkości szybsze w obliczeniach od ludzi i potrafią złamać praktycznie każdy tego typu szyfr. Istnieją jednak przykłady szyfrów, które są możliwe do stosowania przez człowieka bez użycia komputerów i zapewniają pewien sensowny poziom bezpieczeństwa. Warto zwrócić uwagę na fakt, że zwykle siatka szpiegowska w obcym kraju może mieć utrudniony dostęp do sprzętu komputerowego, nadal jednak musi być w stanie przesyłać bezpiecznie zaszyfrowane wiadomości. Przykład szyfru o omawianych własnościach stanowi szyfr one time pad, szyfry podstawieniowe dla krótkich wiadomości, a nawet szyfr Solitare opisany w książce "Cryptonomicon" Neala Stephensona.
Wszystkie wymienione niżej szyfry nie mają obecnie żadnego praktycznego znaczenia:
- Enigma
- szyfr podstawieniowy
- szyfr przestawieniowy
- szachownica Polibiusza
- Gaderypoluki
- Szyfr zmiennoprzesuwny
- Szyfr liczbowy
[edytuj] Znane szyfry
- Szyfr Cezara
- Szyfr Hilla
- Szyfr Vigenère'a
- Szyfr Vigen
- Szyfr Playfair
- Szyfr Vernama
- Szyfr LCD
- Szyfr Diplomaticus
- Szyfr Meteo
- AES
- Blowfish
- DES
- Enigma
- IDEA
- LUC
- Lucifer
- Skipjack
- Szyfr Purple
- Szyfr Bacona
