Šifrovací kroužek, 2015 Pro potřeby žáků ZŠ Čerčany ŠIFROVACÍ KROUŽEK - 3. hodina Substituční šifry: V šifrovaném textu jsou nahrazeny jednotlivé znaky jinými znaky, nebo symboly. Nejjednodušší (co se týče dešifrování) substituční šifry jsou monoalfabetické, tzn. že se jeden znak nahrazuje znakem jiným. Složitější jsou pak homofonní šifry, které umožňují jeden znak nahradit několika jinými znaky. Ještě složitější jsou potom polyalfabetické šifry, které pracují s více abecedami. Speciální kategorií jsou šifry polygrafické, které nepracují s jednotlivými znaky, ale např. s takovými bigramy (dvojicí znaků). Nejsložitější, resp. Nerozluštitelná šifra je šifra Vernamova, o té si povíme nakonec. Monoalfabetické substituční šifry: Opět šifrujeme text: SIFROVACI KROUZEK Atbaš (Atbash cipher): A
B
C
D
E
F
G H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
Z
Y
X
W
V
U
T
R
Q
P
O
N
M
L
K
J
I
H G
F
E
D
C
B
A
S
T
U
V
W
X
Y
Z
F
G H
I
J
K
L
M
S
Písmena abecedy nahradíme tak, že obratíme abecedu odzadu. Výsledek: HRUI LEZX RPIL FAVP
Albam (Albam cipher): A
B
N O
C D
E
F
G H
I
J
K
L
M N O
P
P
R
S
T
V
W
X
Y
Z
C D
Q
U
A
B
Q R E
Atbaš a Albam jsou hebrejské šifry staré asi 2500 let. Jsou v nich dokonce zašifrované některé pasáže Starého zákona (bible). Obě šifry se jednoduše dešifrují - stejně jako při šifrování.
Kroužek vede: Richard Kába – RIK Email:
[email protected] Tel.: +420 731 137 569 Kdykoli mě kontaktujte!
Šifrovací kroužek, 2015 Pro potřeby žáků ZŠ Čerčany Výsledek: FVSE BINP VXEB HMRX Caesarova šifra: Tuto šifru vymyslel a úspěšně používal Gaius Julius Caesar pro soukromou korespondenci. Její princip spočívá v tom, že se abeceda posunula o 3 písmena. A
B
C D
E
F
G H
I
J
D
E
F
G H
I
J
L
M N O
K
K
L
M N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
P
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
Q
Výsledek: VLIU RYDF LNUR XCHN Všem šifrám, které posouvají abecedu o určitý počet písmen se říká Caesarovy šifry. Augustova šifra: Octavianus Augustus byl Caesarův synovec a vymyslet tuto variantu Caesarovy šifry: A
B
C
D
E
F
G H
B
C D
E
F
G H
I
I
J
K
L
M N
O
P
Q R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
J
K
L
M
N
P
Q
R
T
U
V
W
X
Y
Z
A
O
S
Výsledek: TJGS PWBD JLSP VAFL ROT13: Velmi obvyklý typ Ceasarovy šifry, posun o 13 znaků. Je to vlastně šifra Albam, viz. Výše Substituce s klíčem: U této šifry si definujeme nějaký klíč (ve kterém se nesmí opakovat písmenko), např. slovo „HESLO“. To napíšeme do substituční tabulky a poté doplníme zbylá písmena abecedy: A
B
C
D
E
F
G H
I
J
K
L
M N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
H
E
S
L
O
A
B
D
F
G
I
J
M N
P
Q
R
T
U
V
W
X
Y
Z
C
K
Nevýhodou samozřejmě je, že poslední písměna abecedy jsou stejná. Výsledek: RDAQ MVHS DGQM UZOG Substituci s klíčem můžeme zároveň kombinovat s posunutím, jako u Caesarovy šifry.
Kroužek vede: Richard Kába – RIK Email:
[email protected] Tel.: +420 731 137 569 Kdykoli mě kontaktujte!
Šifrovací kroužek, 2015 Pro potřeby žáků ZŠ Čerčany Homofonní šifra: A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
84
Výsledek pak může být různý, např: 19 35 58 44 89 22 27 81 9 63 70 15 94 26 31 11 Polyalfabetické šifry: Albertiho šifra: Tuto šifru vymyslel Leon Battista Alberti, který se narodil roku 1404 ve Florencii. Používá dvě šifrované abecedy a v textu střídá pravidelně jednu a druhou. Dosáhne tím toho, že jedno písmeno je šifrované dvěma způsoby, podobně jako u homofonní. Šifry: A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
C
F
U
Z
W
Y
X
A
H
P
G
O
N
T
S
E
I
M
V
L
R
J
D
Q
K
B
A
H
P
G
C
F
U
Z
W
Y
M
V
L
R
J
D
B
O
N
T
S
E
I
K
Q
I
Výsledek: VWYO SECP HMMS SBWM Vigenerova šifra: Je rozšířením Albertiho šifry. Používá 26 abeced, čímž číní případné dešifrování opravdu náročným. Jak zašifrujeme text. Zvolíme si klíč, např. opět slovo HESLO (ačkoli čím delší tím lepší) a šifrujeme v řádcích postupně podle klíče s využitím tabulky níže: SIFROVACIKROUZEK HESLOHESLOHESLOH
Kroužek vede: Richard Kába – RIK Email:
[email protected] Tel.: +420 731 137 569 Kdykoli mě kontaktujte!
Šifrovací kroužek, 2015 Pro potřeby žáků ZŠ Čerčany
Výsledek: ZMXC CCEU TYYS MKS R
Kroužek vede: Richard Kába – RIK Email:
[email protected] Tel.: +420 731 137 569 Kdykoli mě kontaktujte!
Šifrovací kroužek, 2015 Pro potřeby žáků ZŠ Čerčany Vernamova šifra: Tuto šifru si nechal patentovat v roce 1917 Gilbert Vernam a tato šifra je nerozluštitelná. Princip spočívá v tom, že klíč je stejně dlouhý jako text, který chceme šifrovat. Každé písmeno v je v abecedě posunuté o tolik, kolik nám řekne klíč. Jako klíč je ideální vygenerovat řadu náhodných čísel. Např: 5,24,21,23,11,5,25,16,25,23,19,16,17,3,6,25 K nim přidělíme písmena abecedy: EXUWKEYPYWSPQCFY Postupovat pak můžeme stejně jako u Vigenerovy sifry: Výsledek pak bude: WFZN YZYR GGJD KBJI
Jakým způsobem dešifrovat monoalfabetické substituční šifry? Použijeme frekvenční analýzu. Ta nám umožní zjistit, která písmena jsou nejpoužívanější. A podle toho je zkusíme nahrazovat.
Kroužek vede: Richard Kába – RIK Email:
[email protected] Tel.: +420 731 137 569 Kdykoli mě kontaktujte!
Šifrovací kroužek, 2015 Pro potřeby žáků ZŠ Čerčany
Cvičení: 1. Zkusíme si zašifrovat text “TOHLEKAZDYROZLUSTI” v ROT13 2. Zkusíme si zašifrovat text „TOHLEUZJETEZSI“ s heslem „ZAHESLIM“ jako substituční šifru s heslem. 3. Zkusíme si zašifrovat text “TOHLEUZNEROZLUSTINIKDO” s heslem “CIPHER” Vigenerovou šifrou.
Kroužek vede: Richard Kába – RIK Email:
[email protected] Tel.: +420 731 137 569 Kdykoli mě kontaktujte!
