Расшифровка однобайтового шифротекста xor

Расшифровка

Теперь, когда у нас есть все необходимое для непосредственного извлечения обычного текста из данного зашифрованного текста, мы заключаем его в функцию, которая перебирает все возможные ключи шифрования в диапазоне , расшифровывает зашифрованный текст, вычисляет коэффициент соответствия для обычного текста и возвращает тот, который минимизирует коэффициент в качестве исходного сообщения. Реализация этой логики расшифровки на основе Python показана ниже.

def decipher(text: bytes) -> Tuple:
    """The function deciphers an encrypted text using Single Byte XOR and returns
    the original plain text message and the encryption key.
    """
    original_text, encryption_key, min_fq = None, None, None
    for k in range(256):
        # we generate the plain text using encryption key `k`
        _text = single_byte_xor(text, k)
        
        # we compute the fitting quotient for this decrypted plain text
        _fq = compute_fitting_quotient(_text)
        
        # if the fitting quotient of this generated plain text is lesser
        # than the minimum seen till now `min_fq` we update.
        if min_fq is None or _fq < min_fq:
            encryption_key, original_text, min_fq = k, _text, _fq

    # return the text and key that has the minimum fitting quotient
    return original_text, encryption_key

Этот подход также был протестирован на 100 случайных английских предложениях со случайными ключами шифрования, и было обнаружено, что этот метод расшифровки хорошо работает для всех образцов. Этот подход потерпит неудачу, если предложение очень короткое или содержит много символов. Исходный код для всего этого процесса расшифровки доступен в записной книжке Jupyter по адресу arpitbhayani.me/decipher-single-byte-xor .

• Этаоин шрдлу
• Частота английских букв
• Cryptopals Challenge – Набор 1 Вызов 3

• Все, что вам нужно знать об Обратной частоте документов
• Быстрая и эффективная разбивка на страницы в MongoDB
• Как Sleepsort помог мне понять параллелизм в Golang
• Как python реализует сверхдлинные целые числа?

Вы всегда можете найти меня в твиттере @arpit_bhayani .

Доступ на уровне записей в типовых конфигурациях. Настройка доступа пользователей с разделением по подразделениям/складам – практический пример

Многим известно, что в современных конфигурациях, разработанных с использованием БСП, имеются широкие возможности для настройки прав доступа. В частности, реализован функционал разделения доступа на уровне записей (RLS). Однако администратор(разработчик) при планировании схемы доступа в организации неминуемо столкнется со сложностями, если временами путается в понятиях: Группы пользователей/Группы доступа/Профили групп доступа.
В статье представлен принцип решения типичной задачи – ограничения прав пользователя на просмотр/изменение информации «чужих» складов и подразделений в конфигурации 1С: Управление торговлей 11.4.

Тарабарщина, цифирь и другие шифры

Работы арабских ученых способствовали появлению полиалфавитных шифров, более стойких к расшифровке, в которых использовались сразу несколько алфавитов. Однако люди Средневековья продолжали пользоваться простыми шифрами, основанными на замене букв другими буквами или цифрами, неправильном написании букв и т.д. В Средние века в Европе считалось, что криптография была тесно связана с магией и каббалой.    

Интересно, что в Древней Руси тоже были свои способы тайнописи, например литорея, которая делилась на простую и мудрую. В мудрой версии шифра некоторые буквы заменялись точками, палками или кругами. В простой литорее, которая еще называлась тарабарской грамотой, все согласные буквы кириллицы располагались в два ряда. Зашифровывали письмо, заменяя буквы одного ряда буквами другого. 

Еще одним известным шифром Древней Руси была цифирь, когда буквы, слоги и слова заменялись цифрами. Иногда для усложнения в шифр добавлялись математические действия, и было непросто разгадать подобную загадку: «Десятерица сугубая и пятерица четверицею, единица четверицею сугубо и десятерица дващи». 

Тайнопись XVI века, в основе которой числовые значения церковнославянских букв

В эпоху Возрождения криптография переживает подъем. Начинается период формальной криптографии, связанный с появлением формализованных, более надежных шифров. Над некоторыми загадками ученых Ренессанса криптографы последующих лет бились столетиями. 

Около 1466 года итальянский ученый Леон Альберти изобретает шифровальный диск, состоящий из двух частей: внешней и внутренней. На неподвижном внешнем диске был написан алфавит и цифры. Внутренний подвижный диск также содержал буквы и цифры в другом порядке и являлся ключом к шифру. Для шифрования нужно было найти нужную букву текста на внешнем диске и заменить ее на букву на внутреннем, стоящую под ней. После этого внутренний диск сдвигался, и новая буква зашифровывалась уже с новой позиции. Таким образом, шифр Альберти стал одним из первых шифров многоалфавитной замены, основанных на принципе комбинаторики. Кроме того, Леон Альберти написал одну из первых научных работ по криптографии − «Трактат о шифрах». 

Шифровальный диск Леона Альберти

Здесь стоит упомянуть такое явление, как стеганография, которому в работе Альберти также было уделено внимание. Если с помощью шифра пытаются утаить смысл информации, то стеганография позволяет скрыть сам факт передачи или хранения данных

То есть текст, спрятанный с помощью этого метода, вы примите за картинку, кулинарный рецепт, список покупок или, например, кроссворд. Или вообще не увидите его, если он будет написан молоком, лимонным соком или с помощью особых чернил. Часто методы стеганографии и криптографии объединялись в одном послании. 

Прорывом в криптографии стала книга «Полиграфия» аббата Иоганеса Тритемия 1518 года, рассказывающая в том числе о шифрах с полиалфавитной заменой. Самым известным шифровальщиком XVI века считается дипломат и алхимик из Франции Блез де Виженер, придумавший абсолютно стойкий шифр, в котором использовалось 26 алфавитов, а порядок использования шифра определялся знанием пароля. Можно сказать, что шифр Виженера представлял собой комбинацию нескольких уже упоминавшихся шифров Цезаря.  
 

Эпоха шифровальных машин

Промышленная революция не обошла вниманием и криптографию. Около 1790 года один из отцов – основателей США Томас Джефферсон создал дисковый шифр, прозванный позже цилиндром Джефферсона

Этот прибор, основанный на роторной системе, позволил автоматизировать процесс шифрования и стал первым криптоустройством Нового времени. 

Шифровальный цилиндр Томаса Джефферсона

Большое влияние на шифровальное дело оказало изобретение телеграфа. Прежние шифры вмиг перестали работать, при этом потребность в качественном шифровании только возрастала в связи с чередой крупных военных конфликтов. В XIX-XX веках основные импульсы для развития криптографии давала именно военная сфера. С 1854 года британские военные применяют шифр Плейфера, в основе которого – шифрование биграмм, или пар символов. Этот шифр использовался до начала Второй мировой войны. 

Во Второй мировой войне противники уже использовали мобильные электромеханические шифраторы, шифры которых считались нераскрываемыми. Устройства были роторными или на цевочных дисках. К первым относилась знаменитая машина «Энигма», которой пользовались нацисты, ко вторым – американская машина M-209. 

Принцип работы «Энигмы» заключался в следующем: при каждом нажатии на клавишу с буквой алфавита в движение приходили один или несколько роторов. Буква изменялась несколько раз по принципу шифра Цезаря, и в окошке выдавался результат. Шифры «Энигмы» считались самыми стойкими для взлома, так как количество ее комбинаций достигало 15 квадриллионов. Однако код «Энигмы» все же был расшифрован, сперва польскими криптографами в 1932 году, а затем английским ученым Аланом Тьюрингом, создавшим машину для расшифровки сообщений «Энигмы» под названием «Бомба». Комплекс из 210 таких машин позволял англичанам расшифровывать до 3 тыс. военных сообщений нацистов в сутки и внес большой вклад в победу союзников. 

Роторы «Энигмы» в собранном состоянии. Фото: wikimedia.org

О советских шифровальных машинах известно мало, так как до последнего времени информация о них была засекречена. Например, до 1990-х годов в СССР и союзных странах использовалась роторная шифровальная машина «Фиалка». В отличие от «Энигмы» и других устройств, в ней использовались 10 роторов, а информация выводилась на бумажную ленту.
 

Универсальный декодер

Сервис отлично справляется с кириллицей. Очень популярен среди юзеров рунета. Если вы выбрали его для работы, то необходимо сделать копию текста, нуждающегося в декодировании и вставить в специальное поле. Следует размещать отрывок так, чтобы уже на первой строчке были непонятные знаки.

Если вы хотите, чтобы ресурс автоматически смог раскодировать, придется отметить это в списке выбора. Но можно выполнять и ручную настройку, указав выбранный тип. Итоги можете найти в разделе «Результат». Вот только тут есть определенные ограничения. К примеру, если в поле вставить отрывок более 100 Кб, софт не обработает его, так что нужно будет выбирать кусочки.

Типы шифров

История криптографии началась тысячи лет назад. Криптография использует множество различных типов шифрования. Ранние алгоритмы выполнялись вручную и существенно отличаются от современных алгоритмов , которые обычно выполняются машиной.

Исторические шифры

Исторические ручные и бумажные шифры, использовавшиеся в прошлом, иногда называют классическими шифрами . Они включают:

• Замещающий шифр : единицы открытого текста заменяются зашифрованным текстом (например, шифр Цезаря и одноразовый блокнот )
  • Полиалфавитный шифр замещения : шифр замещения с использованием нескольких алфавитов замещения (например, шифр Виженера и машина Enigma )
  • Полиграфический шифр замены : единица замены представляет собой последовательность из двух или более букв, а не только одну (например, шифр Playfair )
• Шифр транспозиции : шифротекст представляет собой перестановку открытого текста (например, шифр ограждения рельсов )

Исторические шифры обычно не используются в качестве отдельного метода шифрования, потому что их довольно легко взломать. Многие классические шифры, за исключением одноразового блокнота, могут быть взломаны с использованием грубой силы .

Современные шифры

Современные шифры более безопасны, чем классические шифры, и предназначены для противодействия широкому спектру атак. Злоумышленник не должен быть в состоянии найти ключ, используемый в современном шифре, даже если он знает какое-либо количество открытого текста и соответствующего зашифрованного текста. Современные методы шифрования можно разделить на следующие категории:

• Частный ключ криптография ( алгоритм симметричного ключа ): тот же ключ используется для шифрования и дешифрования
• Криптография с открытым ключом ( алгоритм асимметричного ключа ): для шифрования и дешифрования используются два разных ключа.

В алгоритме с симметричным ключом (например, DES и AES ) отправитель и получатель должны иметь общий ключ, настроенный заранее и хранящийся в секрете от всех других сторон; отправитель использует этот ключ для шифрования, а получатель использует тот же ключ для дешифрования. В алгоритме с асимметричным ключом (например, RSA ) есть два отдельных ключа: открытый ключ публикуется и позволяет любому отправителю выполнять шифрование, в то время как закрытый ключ хранится в секрете для получателя и позволяет только ему выполнять правильное дешифрование.

Шифры с симметричным ключом можно разделить на блочные и потоковые . Блочные шифры работают с группами битов фиксированной длины, называемыми блоками, с неизменным преобразованием. Потоковые шифры шифруют цифры открытого текста по одной в непрерывном потоке данных, и преобразование последовательных цифр изменяется в процессе шифрования.

Множественные смещения (шифрование по Виженеру)

До сих пор мы использовали одно значение сдвига (ключ) для сдвига всех символов в строках на одинаковое количество позиций.

Мы также можем попробовать вариант, в котором мы будем использовать не одну клавишу, а последовательность клавиш для выполнения различных сдвигов в разных позициях текста.

Например, допустим, мы используем последовательность из 4 клавиш: 1,5,2,3] При таком методе наш первый символ в тексте сдвинется на одну позицию, второй – на пять позиций,

третий символ на две позиции, четвертый на три позиции, а затем снова пятый символ будет сдвинут на одну позицию, и так далее.

Это улучшенная версия шифра Цезаря, которая называется шифром Виженера.

Давайте применим шифр Виженера на практике.

Функция выполняет как шифрование, так и дешифрование, в зависимости от значения булевого параметра “decrypt”.

Мы отслеживаем общее количество зашифрованных/расшифрованных строчных букв с помощью переменной i, используем ее с оператором modulus, чтобы определить, какой ключ из списка использовать следующим.

Обратите внимание, что мы сделали операцию сдвига очень компактной; это эквивалентно многоэтапному процессу преобразования между Unicode и символьными значениями и вычисления сдвига, который мы видели ранее. Давайте попробуем использовать эту функцию на примере другого простого текста:

Давайте попробуем использовать эту функцию на примере другого простого текста:

Здесь мы выполняем шифрование, используя ключи , и, как и ожидалось, первый символ “w” был сдвинут на одну позицию к “x”,

второй символ “e” сдвинут на две позиции к “g”; третий символ “w” сдвинут на три позиции к “z”.

Этот процесс повторяется со следующими символами.

Выполните процесс расшифровки с теми же ключами и посмотрите, сможете ли вы снова восстановить исходное заявление.

Безопасность мобильных приложений 1С, взгляд по диагонали

Что приходит первое в голову при словах «1С Предприятие»?
Даже тем, кто далек от ИТ, представляется большущий компьютер (а тем, кто недалек, стойка двух-юнитных серверов), рядом слушает музыку сервера (как вариант просто музыку) сисадмин, за стеной в опен-спейсе менеджеры принимают заказы и бухгалтерия, сдающая отчетность. «Зарплата, зарплата!»: слышны их радостные крики. «И кадры»: уточняет HR. Да, все верно. Это 1С.
Кто в теме, напомнит про крики не совсем приятные: «Все тормозит! Сделайте что-нибудь, #тыжпрограммист». И борющихся за живучесть ИТ-шников. В обычном офисном потоке дел, редко кто задумывается о безопасности. А тех, кто задумывается, прошу под кат…

Шифр Цезаря в Python на примере английского алфавита

Прежде чем мы погрузимся в определение функций для процесса шифрования и расшифровки шифра Цезаря в Python, мы сначала рассмотрим две важные функции, которые мы будем использовать в процессе – chr() и ord().

Важно понимать, что алфавит в том виде, в котором мы его знаем, хранится в памяти компьютера по-разному. Сам компьютер не понимает алфавит английского языка или другие символы

Сам компьютер не понимает алфавит английского языка или другие символы.

Каждый из этих символов представлен в памяти компьютера с помощью числа, называемого кодом символов ASCII (или его расширением – Unicode), который представляет собой 8-битное число и кодирует почти все символы, цифры и пунктуацию.

Например, заглавная буква “А” представлена числом 65, “В” – 66 и так далее. Аналогично, представление строчных символов начинается с числа 97.

Когда возникла необходимость включить больше символов и знаков из других языков, 8 бит оказалось недостаточно, поэтому был принят новый стандарт – Unicode, который представляет все используемые в мире символы с помощью 16 бит.

ASCII является подмножеством Unicode, поэтому кодировка символов ASCII остается такой же в Unicode. Это означает, что ‘A’ все равно будет представлено с помощью числа 65 в Юникоде.

Обратите внимание, что специальные символы, такие как пробел ” “, табуляция “\t”, новая строка “\N” и т.д., также представлены в памяти своим Юникодом. Мы рассмотрим две встроенные функции Python, которые используются для поиска представления символа в Unicode и наоборот

Мы рассмотрим две встроенные функции Python, которые используются для поиска представления символа в Unicode и наоборот.

Шифр Виженера

Данный шифр на порядок более устойчив к взлому, чем моноалфавитные, хотя представляет собой шифр простой замены текста. Однако благодаря устойчивому алгоритму долгое время считался невозможным для взлома. Первые его упоминания относятся к 16-му веку. Виженер (французский дипломат) ошибочно считается его изобретателем. Чтобы лучше разобраться, о чем идет речь, рассмотрим таблицу Виженера (квадрат Виженера, tabula recta) для русского языка.

Приступим к шифрованию фразы «Касперович смеется». Но, чтобы шифрование удалось, нужно ключевое слово — пусть им будет «пароль». Теперь начнем шифрование. Для этого запишем ключ столько раз, чтобы количество букв из него соответствовало количеству букв в шифруемой фразе, путем повтора ключа или обрезания:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Фраза:

К

А

С

П

Е

Р

О

В

И

Ч

С

М

Е

Е

Т

С

Я

Ключ

П

А

Р

О

Л

Ь

П

А

Р

О

Л

Ь

П

А

Р

О

Л

Теперь по таблице Виженера, как по координатной плоскости, ищем ячейку, которая является пересечением пар букв, и получаем: К + П = Ъ, А + А = Б, С + Р = В и т. д.

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
Шифр:	Ъ	Б	В	Ю	С	Н	Ю	Г	Щ	Ж	Э	Й	Х	Ж	Г	А	Л

Получаем, что «касперович смеется» = «ъбвюснюгщж эйхжгал».

Взломать шифр Виженера так сложно, потому что для работы частотного анализа необходимо знать длину ключевого слова. Поэтому взлом заключается в том, чтобы наугад бросать длину ключевого слова и пытаться взломать засекреченное послание.

Следует также упомянуть, что помимо абсолютно случайного ключа может быть использована совершенно разная таблица Виженера. В данном случае квадрат Виженера состоит из построчно записанного русского алфавита со смещением на единицу. Что отсылает нас к шифру ROT1. И точно так же, как и в шифре Цезаря, смещение может быть любым. Более того, порядок букв не должен быть алфавитным. В данном случае сама таблица может быть ключом, не зная которую невозможно будет прочесть сообщение, даже зная ключ.

Стандартные шифры

ROT1

Этот шифр известен многим детям. Ключ прост: каждая буква заменяется на следующую за ней в алфавите. Так, А заменяется на Б, Б — на В, и т. д. Фраза «Уйрйшоьк Рспдсбннйту» — это «Типичный Программист».

Попробуйте расшифровать сообщение:

Шифр транспонирования

В транспозиционном шифре буквы переставляются по заранее определённому правилу. Например, если каждое слово пишется задом наперед, то из hello world получается dlrow olleh. Другой пример — менять местами каждые две буквы. Таким образом, предыдущее сообщение станет eh ll wo ro dl.

Ещё можно использовать столбчатый шифр транспонирования, в котором каждый символ написан горизонтально с заданной шириной алфавита, а шифр создаётся из символов по вертикали. Пример:

Из этого способа мы получим шифр holewdlo lr. А вот столбчатая транспозиция, реализованная программно:

Азбука Морзе

В азбуке Морзе каждая буква алфавита, цифры и наиболее важные знаки препинания имеют свой код, состоящий из череды коротких и длинных сигналов:Чаще всего это шифрование передаётся световыми или звуковыми сигналами.

Сможете расшифровать сообщение, используя картинку?

Шифр Цезаря

Это не один шифр, а целых 26, использующих один принцип. Так, ROT1 — лишь один из вариантов шифра Цезаря. Получателю нужно просто сообщить, какой шаг использовался при шифровании: если ROT2, тогда А заменяется на В, Б на Г и т. д.

А здесь использован шифр Цезаря с шагом 5:

Моноалфавитная замена

Коды и шифры также делятся на подгруппы. Например, ROT1, азбука Морзе, шифр Цезаря относятся к моноалфавитной замене: каждая буква заменяется на одну и только одну букву или символ. Такие шифры очень легко расшифровываются с помощью частотного анализа.

Например, наиболее часто встречающаяся буква в английском алфавите — «E». Таким образом, в тексте, зашифрованном моноалфавитным шрифтом, наиболее часто встречающейся буквой будет буква, соответствующая «E». Вторая наиболее часто встречающаяся буква — это «T», а третья — «А».

Однако этот принцип работает только для длинных сообщений. Короткие просто не содержат в себе достаточно слов.

Шифр Виженера

Представим, что есть таблица по типу той, что на картинке, и ключевое слово «CHAIR». Шифр Виженера использует принцип шифра Цезаря, только каждая буква меняется в соответствии с кодовым словом.

В нашем случае первая буква послания будет зашифрована согласно шифровальному алфавиту для первой буквы кодового слова «С», вторая буква — для «H», etc. Если послание длиннее кодового слова, то для (k*n+1)-ой буквы, где n — длина кодового слова, вновь будет использован алфавит для первой буквы кодового слова.

Чтобы расшифровать шифр Виженера, для начала угадывают длину кодового слова и применяют частотный анализ к каждой n-ной букве послания.

Попробуйте расшифровать эту фразу самостоятельно:

Подсказка длина кодового слова — 4.

Шифр Энигмы

Энигма — это машина, которая использовалась нацистами во времена Второй Мировой для шифрования сообщений.

Есть несколько колёс и клавиатура. На экране оператору показывалась буква, которой шифровалась соответствующая буква на клавиатуре. То, какой будет зашифрованная буква, зависело от начальной конфигурации колес.

Существовало более ста триллионов возможных комбинаций колёс, и со временем набора текста колеса сдвигались сами, так что шифр менялся на протяжении всего сообщения.

Функция chr()

Точно так же, как при преобразовании символа в его числовой Юникод с помощью метода ord(), мы делаем обратное, то есть находим символ, представленный числом, с помощью метода chr().

Метод chr() принимает число, представляющее Unicode символа, и возвращает фактический символ, соответствующий числовому коду.

Давайте сначала рассмотрим несколько примеров:

Обратите внимание, что немецкая буква Ü также представлена в Юникоде числом 360. Мы можем применить процедуру цепочки (ord, затем chr), чтобы восстановить исходный символ

Мы можем применить процедуру цепочки (ord, затем chr), чтобы восстановить исходный символ.

Проблемы и их решение

Проблемы могут быть связаны с поддержкой расширенных escape-кодов Вашим браузером. Сценарий пытается распознать это свойство браузера. Но на случай ошибок рядом с кнопкой «Дешифровать» имеется список «режим».

Если текст расшифровывается неправильно, то вместо значения «— авто —» попробуйте выбрать другое значение.

Если дешифрованный текст не виден или показывается как бессмысленный набор обычной латиницы, кириллицы и служебных символов, то Вам, видимо, нужно выбрать вариант «sucking`», что означает браузер, не поддерживающий расширенные escape-коды.

Если дешифрованный текст вместо русского показывается в расширенной латинице, то выбирайте вариант «%u (FF,IE)», это значит, что расширенные escape-коды Вашим браузером поддерживаются.

Цифровые шифры

В отличие от шифровки текста алфавитом и символами, здесь используются цифры. Рассказываем о способах и о том, как расшифровать цифровой код.

Двоичный код

Текстовые данные вполне можно хранить и передавать в двоичном коде. В этом случае по таблице символов (чаще всего ASCII) каждое простое число из предыдущего шага сопоставляется с буквой: 01100001 = 97 = «a», 01100010 = 98 = «b», etc

При этом важно соблюдение регистра

Расшифруйте следующее сообщение, в котором использована кириллица:

Шифр A1Z26

Это простая подстановка, где каждая буква заменена её порядковым номером в алфавите. Только нижний регистр.

Попробуйте определить, что здесь написано:

Шифрование публичным ключом

Алгоритм шифрования, применяющийся сегодня буквально во всех компьютерных системах. Есть два ключа: открытый и секретный. Открытый ключ — это большое число, имеющее только два делителя, помимо единицы и самого себя. Эти два делителя являются секретным ключом, и при перемножении дают публичный ключ. Например, публичный ключ — это 1961, а секретный — 37 и 53.

Открытый ключ используется, чтобы зашифровать сообщение, а секретный — чтобы расшифровать.

Как-то RSA выделила 1000 $ в качестве приза тому, кто найдет два пятидесятизначных делителя числа:

Тайнопись древних цивилизаций

За наукообразным словом «криптография» (с древнегреческого буквально − «тайнопись») скрывается древнее желание человека спрятать важную информацию от посторонних глаз. Можно сказать, что сама письменность в самом начале уже была криптографической системой, так как принадлежала узкому кругу людей, и с помощью нее они могли обмениваться знаниями, недоступными неграмотным. С распространением письма возникла потребность в более сложных системах шифрования. Со времен древних цивилизаций криптография верно служила военным, чиновникам, купцам и хранителям религиозных знаний.  

Самым древним свидетельством применения шифра (около 4000 до н.э.) ученые считают древнеегипетский папирус с перечислением монументов времен фараона Аменемхета II. Безымянный автор видоизменил известные иероглифы, но, скорее всего, не для сокрытия информации, а для более сильного воздействия на читателя. 

Фрагмент хирургического папируса, одного из наиболее важных медицинских текстов Древнего Египта

Еще один известный шифр – древнесемитский атбаш, приблизительно 600 г. до н.э. Здесь информацию запутывали самым простым способом − с помощью подмены букв алфавита. Криптограммы на атбаше встречаются в Библии. 

А в Древней Спарте пользовались скиталой – шифром из цилиндра и обвивающей его полоски пергамента. Текст писали в строку на пергаменте. После разматывания ленты текст превращался в шифр, прочитать который было возможно, только имея цилиндр такого же диаметра. Можно сказать, что спартанская скитала стала одним из первых криптографических устройств. 

В IV столетии до н.э. автор военных трактатов Эней Тактик придумал шифровальный диск, названный впоследствии его именем. Для записи сообщения в отверстия диска с подписанными рядом с ними буквами последовательно продевалась нить. Чтобы прочитать текст, нужно было всего лишь вытягивать нить в обратной последовательности. Это и составляло основной минус устройства – при наличии времени шифр мог быть разгадан любым грамотным человеком. Зато, чтобы быстро «стереть» информацию с диска Энея, нужно было всего лишь вытянуть нить или разбить устройство. 

Шифр Цезаря со сдвигом на 3: A заменяется на D, B заменяется на E и так далее. Z заменяется на C

Одним из первых документально зафиксированных шифров является шифр Цезаря (около 100 г. до н.э.). Его принцип был очень прост: каждая буква исходного текста заменялась на другую, отстоящую от нее по алфавиту на определенное число позиций. Зная это число, можно был разгадать шифр и узнать, какие тайны Цезарь передавал своим генералам.

Шифрованием пользовались многие древние народы, но особенного успеха в криптографии уже в нашу эру достигли арабские ученые. Высокий уровень развития математики и лингвистики позволил арабам не только создавать свои шифры, но и заниматься расшифровкой чужих. Это привело к появлению первых научных работ по криптоанализу – дешифровке сообщений без знания ключа. Эпоха так называемой наивной криптографии, когда шифры были больше похожи на загадки, подошла к концу.

Создание таблицы поиска

Строковый модуль Python предоставляет простой способ не только создать таблицу поиска, но и перевести любую новую строку на основе этой таблицы.

Рассмотрим пример, когда мы хотим создать таблицу первых пяти строчных букв и их индексов в алфавите.

Затем мы используем эту таблицу для перевода строки, в которой все символы “a”, “b”, “c”, “d” и “e” заменены на “0”, “1”, “2”, “3” и “4” соответственно, а остальные символы не тронуты.

Для создания таблицы мы будем использовать функцию maketrans() модуля str.

Этот метод принимает в качестве первого параметра строку символов, для которых требуется перевод, и другой параметр такой же длины, содержащий сопоставленные символы для каждого символа первой строки.

Давайте создадим таблицу для простого примера.

Таблица представляет собой словарь Python, в котором в качестве ключей указаны значения символов Unicode, а в качестве значений – их соответствующие отображения.

Теперь, когда у нас есть готовая таблица, мы можем переводить строки любой длины с помощью этой таблицы.

К счастью, за перевод отвечает другая функция модуля str, называемая translate.

Давайте используем этот метод для преобразования нашего текста с помощью нашей таблицы.

Как вы можете видеть, каждый экземпляр первых пяти строчных букв был заменен их относительными индексами.

Теперь мы используем ту же технику для создания таблицы поиска для шифра Цезаря на основе предоставленного ключа.

Концептуальные основы

Пусть будет текстовое сообщение, которое Алиса хочет тайно передать Бобу, и пусть будет шифр шифрования, где — криптографический ключ . Алиса должна сначала преобразовать открытый текст в зашифрованный , чтобы безопасно отправить сообщение Бобу, как показано ниже:
м{\ Displaystyle м \!}Ek{\ displaystyle E_ {k} \!}k{\ displaystyle _ {k} \!}c{\ displaystyle c \!}

cзнак равноEk(м).{\ displaystyle c = E_ {k} (м). \!}

В системе с симметричным ключом Боб знает ключ шифрования Алисы. После того, как сообщение зашифровано, Алиса может безопасно передать его Бобу (при условии, что никто другой не знает ключ). Чтобы прочитать сообщение Алисы, Боб должен расшифровать зашифрованный текст, используя который известен как шифр дешифрования,Ek-1{\ displaystyle {E_ {k}} ^ {- 1} \!}Dk{\ displaystyle D_ {k}: \!}

Dk(c)знак равноDk(Ek(м))знак равном.{\ Displaystyle D_ {к} (с) = D_ {k} (E_ {k} (м)) = м. \!}

В качестве альтернативы, в системе с несимметричным ключом все, а не только Алиса и Боб, знают ключ шифрования; но ключ дешифрования не может быть выведен из ключа шифрования. Только Боб знает ключ дешифрования, и дешифрование происходит как
Dk,{\ displaystyle D_ {k},}

Dk(c)знак равном.{\ Displaystyle D_ {k} (с) = м.}

Нарушение алгоритма шифрования Цезаря

Взломать зашифрованный текст можно разными способами. Один из способов – это метод грубой силы, который включает в себя проверку всех возможных ключей дешифрования. Этот прием не такой сложный и не требует больших усилий.

Пример –

 
msg = 'rGMTLIVrHIQSGIEWIVGIEWIV' #encrypted msg 
LETTERS = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ' 
 
for k in range(len(LETTERS)): 
   transformation = '' 
   for s in msg: 
      if s in LETTERS: 
         n = LETTERS.find(s) 
         n = n - k 
         if n < 0: 
            n = n + len(LETTERS) 
         transformation = transformation + LETTERS 
 
      else: 
         transformation = transformation + s 
print('Hacking k #%s: %s' %(k, transformation)) 

Выход:

Hacking k #25: rHNUMJWrIJRTHJFXJWHJFXJW 

Почему этот шифр невзламываемый

Для начала договоримся, что под взломом мы понимаем прочтение этого сообщения без ключа. Если бы у нас был ключ, мы бы прочитали это сообщение почти сразу, и это уже не взлом. 

Теперь посмотрим, почему без ключа этот шифр невозможно взломать. 

• Каждый бит нашего исходного сообщения шифруется соответствующим битом, который берётся из ключа шифрования.
• Ключ шифрования — это случайные биты, такой «цифровой шум». Он не имеет смысла и в нём нет никакой логики. Каждый следующий бит может быть каким угодно. 
• Шифрование происходит на самом низком уровне — на уровне битов. Мы даже не знаем, что перед нами: буквы, цифры, числа, картинки или аудио. Просто какой-то набор битов, которые выглядят как цифровой шум. 

Единственный способ расшифровать целое сообщение — это получить целый ключ. Если мы получим лишь часть ключа, мы не сможем угадать или восстановить недостающую часть. Сколько ключа у нас есть — столько битов сообщения мы и расшифруем. Нет ключа — нет расшифровки. 

Грубая сила

Существует очень ограниченное количество возможных ключей шифрования – 256, если быть точным, – мы можем, очень удобно, использовать подход Брутфорса и попытаться расшифровать зашифрованный текст с помощью каждого из них. Поэтому мы начинаем перебирать все ключи в диапазоне , расшифровываем зашифрованный текст и смотрим, какой из них больше всего похож на исходное сообщение.

На рисунке выше мы видим, что сообщение расшифровано с помощью ключа это, по сути, наше исходное сообщение, в то время как другие извлеченные простые тексты выглядят скремблированными и мусорными. Сделать это визуально очень легко; мы, как люди, способны понять знакомство, но как компьютер распознает это?

Нам нужен способ количественной оценки близости текста к подлинному английскому предложению. Чем ближе расшифрованный текст к подлинному английскому предложению, тем ближе он будет к нашему исходному простому тексту.

Мы можем сделать это только из – за нашего предположения, что исходный простой текст является подлинным английским предложением.

Возможности и ограничения

В Internet Explorer, Mozilla Firefox (и других браузерах с поддержкой расширенных escape-кодов) символы в паролях могут быть на любом языке (кроме тех, что не
поддерживаются в Интернете вообще). Можно в одном пароле смешивать символы разных
языков (хоть японского!), это повысит защиту от взломщиков. Ведь не каждый
script-kiddy догадается, что в пароле могут быть не только латинские буквы.
И тем более, не каждому придёт на ум, что там, кроме русских, могут быть
и греческие или, скажем, тамильские. Так что, мой Вам совет: сочиняя пароль,
прикиньтесь полиглотом 🙂. Главное потом — не забыть,
какие буквы вводили (особенно если это были иероглифы). Но и здесь есть упрощённое
решение: включаете, скажем, греческую раскладку, а пишете какое-нибудь
знакомое слово (на клавиатуре-то всё равно родные русские буквы); в этом
случае достаточно запомнить (кроме самого слова) только раскладку, в которой
Вы его набирали.

В браузерах без поддержки расширенных escape-кодов можно использовать только английский и основной язык системы (русский для русскоязычных систем). Буквы прочих языков если даже и вводятся в поле, то лишь мешают, искажая пароль и вообще принося проблемы.

Рядом с кнопкой «Шифрование» отображается то, что апплету удалось узнать о Вашем браузере: можно ли использовать все языки или только два основных.

Так как алгоритм нестандартный, то для расшифровки сообщений нужно также
пользоваться дешифровщиком, находящимся здесь же (на этой странице).
На случай, если эту «программу» растащат по сайтам, могу предложить
ей (и алгоритму) название: скажем, SMWebCrypt. Это, конечно, не торговая
марка и названием стандарта, тоже понятно, не является.