Криптоанализ подстановочного шифра

Шифр простой подстановки - один из самых древних. Он или его виды получили широкое распространение благодаря простоте шифрования и дешифрования. Первое пособие по криптоанализу – 14-томная энциклопедия ШехабаКалкашанди. Он выпустил некоторые рекомендации по взлому простых подстановок на арабском языке ("самом красивом и широкораспространенном"). Во-первых, криптоаналитик должен изучить язык, на котором написана криптограмма. Это значит провести анализ частот встречаемости букв, а также двойных и тройных сочетаний. Если шифровальщик зашифровал и символ, разделяющий слова, то можно последовательно перебирать длинны первого слова криптограммы, пока "вы не почувствуете, что на что-то напали". Ясно, что в этом пособии содержится скорее алгоритм для человека, а не для компьютера. Но нужно иметь ввиду, что это первое пособие подобного рода. Эго можно попытаться формализовать следующим образом
Алгоритм 1:

1Подсчитать частоту встречаемости шифрообозначений, а так же их сочетаний – биграмм, триграмм

2Выявление гласных и согласных (удвоение гласных – реже чем удвоение согласных, гласные расположены равномерно по тексту и чередуютс иногда через 2-3 знака,с ней чаще всего сочетается согласная)

3Выдвижение гипотез о значениях шифрообозначений, их проверка.Восстановление исходного текста.

7. Классификация криптографических алгоритмов. Области применения, виды криптоанализа,

Классификация криптографических алгоритмов

Современные криптоалгоритмы

Симметричные - Традиционные,с секретным ключом

Асимметричные - Открытые,с открытым ключом

Виды криптоанализа

Частотный анализ — основной инструмент для взлома большинства классических шифров перестановки или замены. Данный метод основывается на предположении о существовании нетривиального статистического распределения символов, а также их последовательностей одновременно и в открытом тексте, и в шифротексте. Причём данное распределение будет сохраняться с точностью до замены символов как в процессе шифрования, так и в процессе дешифрования. Стоит отметить, что при условии достаточно большой длины шифрованного сообщения моноалфавитные шифры легко поддаются частотному анализу: если частота появления буквы в языке и частота появления некоторого присутствующего в шифротексте символа приблизительно равны, то в этом случае с большой долей вероятности можно предположить, что данный символ и будет этой самой буквой. Самым простым примером частотного анализа может служить банальный подсчёт количества каждого из встречающихся символов, затем следуют процедуры деления полученного числа символов на количество всех символов в тексте и умножение результата на сто, чтобы представить окончательный ответ в процентах. Далее полученные процентные значения сравниваются с таблицей вероятностного распределения букв для предполагаемого языка оригинала.

В период XV-XVI веков в Европе создавались и развивались полиалфавитные шифры замены. Наиболее известным является шифр французского дипломата Блеза де Виженера, в основу которого легло использование последовательности нескольких шифров Цезаря с различными значениями сдвига. На протяжении трёх веков Шифр Виженера считался полностью криптографически устойчивым, пока в 1863 году Фридрих Касиски не предложил свою методику взлома этого шифра. Основная идея метода Касиски заключается в следующем: если в открытом тексте между двумя одинаковыми наборами символов находится такой блок текста, что его длина кратна длине ключевого слова, то эти одинаковые наборы символов открытого текста при шифровании перейдут в одинаковые отрезки шифротекста. На практике это означает то, что при наличии в шифротексте одинаковых отрезков длиной в три и больше символов, велика вероятность того, что эти отрезки соответствуют одинаковым отрезкам открытого текста. Как применяется метод Касиски: в шифротексте ищутся пары одинаковых отрезков длины три или больше, затем вычисляется расстояние между ними, то есть количество символов, разделяющих стартовые позиции парных отрезков. В результате анализа всех пар одинаковых отрезков мы получим совокупность расстояний d₁, d₂, d₃,… Очевидно, что длина ключевого слова будет делителем для каждого из расстояний и, следовательно, для их наибольшего общего делителя.

Основные методы криптоанализа:

1. Атака на основе шифротекста

2. Атака на основе открытых текстов и соответствующих шифротекстов

3. Атака на основе подобранного открытого текста (возможность выбрать текст для шифрования)

4. Атака на основе адаптивно подобранного открытого текста

Дополнительные методы криптоанализа:

1. Атака на основе подобранногошифротекста

2. Атака на основе подобранного ключа

3. Бандитский криптоанализ

8. Современные блочные шифры. Понятие шифра Фейстеля.. Особенности обратного преобразования шифра Фейстеля. DES.Недостатки DES. Атакана DES-2. Triple DES.IDEA,ГОСТ28147-89.Сравнительная характеристика. Финалисты конкурса AES. Сравнительная характеристика.. Стандарт AES. Виды операций, используемых в SDES. SAES.Режимы использования блочных шифров (ECB, CBC, CFB, OFB, CTR). Области использования режимов. Шифрование хвостов. Современные блочные шифры

Блочными называются шифры, в которых логической единицей шифрования является некоторый блок открытого текста, после преобразования которого получается блок шифрованного текста такой же длины. Обычно используются блоки длиной 64 бита (128). Большинство сетевых приложений, в которых применяются схемы симметричного шифрования, используют именно блочные шифры.

Пусть блочный шифр оперирует с блоками длины n. Всего таких блоков 2**n. Обратимых преобразований блоков длины n в блоки такого же размера всего (2**n)!. Если n невелико, то такой шифр эквивалентен шифру подстановки на соответствующем алфавите и нестоек к частотному анализу. Чем больше n, тем менее эффективна статистическая атака. Выписать таблицу преобразования блоков длины 64 бита не представляется возможным.

В 1973году Хорст Фейстельввел конструкцию, названную впоследствии сетью Фейстеля

Сеть Фе́йстеля (конструкция Фейстеля) — один из методов построения блочных шифров. Сеть представляет собой определённую многократно повторяющуюся (итерированную) структуру, называющуюся ячейкой Фейстеля. При переходе от одной ячейки к другой меняется ключ, причём выбор ключа зависит от конкретного алгоритма. Операции шифрования и расшифрования на каждом этапе очень просты, и при определённой доработке совпадают, требуя только обратного порядка используемых ключей. Шифрование при помощи данной конструкции легко реализуется как на программном уровне, так и на аппаратном, что обеспечивает широкие возможности применения. Большинство современных блочных шифров используют сеть Фейстеля в качестве основы. Альтернативой сети Фейстеляявляетсяподстановочно-перестановочная сеть.