Динамо-машины  Сигналы и спектры 

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 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 [ 294 ] 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358

ния, включает шифрование сообщения с помощью случайного ключа, который применяется только один раз. ЬСлюч никогда не используется повторно; следовательно, криптоаналитик не получает информации, которая может использоваться для расшифровки последующих передач, использующих тот же ключ. Хотя такая система является безусловно защищенной (см. раздел 14.2.1), в общепринятой системе связи она применяется редко, поскольку для каждого нового сообщения необходимо распространить новый ключ, а это обычно затруднительно. Вообще, распределение ключей авторизованным пользователям является основной проблемой при использовании любой криптосистемы, даже если ключ применяется в течение продолжительного периода времени. Хотя и можно доказать, что некоторые системы являются безурловно защищенными, общей схемы доказательства защищенности произюльной криптосистемы в настоящее время не существует. Таким образом, в спецификациях большинства кригггосистем формально указывается, что они защи-щены по вычислениям на х лет; это означает, что при обстоятельствах, благоприятных для криптоаналитика (т.е. при использовании самых современных компьютеров), защита системы может быть взломана за х лет, но никак не ранее.

14.1.3. Классические угрозы

Самая незначительная криптоаналитическая угроза - это только атака шифрованного текста (ciphertext-only attack). При использовании этого метода криптоанализа криптоаналитик может иметь некоторую информацию об общей системе и языке, используемом в сообщении, но единственными важными данными, имеющимися у него, является шифрованное сообщение, перехваченное из общедоступного канала.

Более серьезной угрозой для системы является атака известного открытого текста (known plaintext attack). Она включает в себя знание открьпого текста и его шифрованного эквивалента. Жесткая структура большинства бизнес-форм и языков профаммирования часто дает оппоненту множестю априорных знаний об элементах открьпого сообщения. Вооруженный этим знанием и шифрованным сообщением, кригтгоаналитик может проводить криптоанализ с помощью известного открытого текста. Рассмотрим пример из области дипломатии: если шифрованное сообщение обязывает министра иностранных дел сделать определенное публичное заявление и он делает это, не перефразируя сообщение, криптоаналитик может получить как шифрованный текст, так и его точный перевод в открытую версию. Несмотря на то что атака известного открьпого текста не всегда юзмож-на, она используется достаточно часто, чтобы система не считалась защищенной, если она не проектировалась для противостояния такому типу атак [2].

Если криптоаналитик должен выбирать открытый текст для данного шифрованного сообщения, угроза называется атакой выбранного открытого текста (chosen plaintext attack). Во время Второй мировой войны такая атака использовалась Соединенными Штатами Америки для получения большей информации о японской криптосистеме. 20 мая 1942 года главнокомандующий Императорским Морским флотом адмирал Ямамото (Yamamoto) издал указ, детально излагающий тактику, которая должна была быть использована при атаке на острове Мидуэй. Этот указ был перехвачен подслушивающими постами союзников. К тому времени американцы узнали достаточно о японских кодах, чтобы дешифровать большинство сообщений. Однако все еще под сомнением были некоторые важные моменты, такие как место атаки. Они подозревали, что символы AF обозначали остров Мидуэй, но для того, чтобы убедиться, Джозеф Рошфор (Joseph Rochefort), глава военной разведки, решил использовать метод атаки выбранного открытого текста, чтобы обманным путем вынудить

японцев дать конкретное доказательство. По его приказу гарнизон острова Мидэуй вьадал в эфир характерное открытое сообщение, в котором остров Мидуэй сообщал, что его завод по очистке воды вышел из строя. Американским криптоаналитикам пришлось подождать всего два дня, после чего они перехватили японское шифрованное сообщение, в котором говорилось, что наАР не хватает чистой воды [1].

14.1.4. Классические шифры

Одним из ранних примеров моноалфавитного шифра был шифр Цезаря, который использовался Юлием Цезарем во времена его Галльских походов. Каждая буква исходного текста заменяется новой, полученной путем сдвига алфавита. На рис. 14.2, а изображено такое шифрующее преобразование, состоящее из трех циклических сдвигов алфавита. Если использовать этот алфавит Цезаря, сообщение now is the time ( время пришло! ) шифруется следующим образом.

Огкрьпыйтексп ABCDEFGH I JKLMNOPQRSTUVWXYZ Шифрованный текст. DEFGHI JKLMNOPQRSTUVWXYZABC

Рис. 14.2 Примеры шифров: а) алфавит Цезаря со сдвигом 3; б) квадрат Полибиуса

Исходный текст: NOWI STHETI ME Шифрованный QRZLVWKHWLPH текст:

Дешифрующий ключ - это просто число сдвигов алфавита; с выбором нового ключа код изменяется. Еще одна классическая система шифрования, изображенная на рис. 14.2, б, называется квадратом Полибиуса (Polybius square). Вначале объединяются буквы I и J и трактуются как один символ (в дешифрованном сообщении значение этой двойной буквы легко определяется из контекста). Получившиеся 25 символов алфавита размещаются в таблицу размером 5x5. Шифрование любой буквы производится с помощью выбора соответствуюшей пары чисел - строки и столбца (или столбца и строки). Ниже приведен пример шифрования того же сообщения now is the time с помощью квадрата Полибиуса.

Исходный текст: NOWI STHETI ME Шифрованный 33 43 25 42 34 44 32 51 44 42 23 51 текст:

Код изменяется путем перестановки букв в таблице 5x5.

Прогрессивный ключ Тритемиуса, который изображен на рис. 14.3, является примером полиалфавитного шифра. Строка, обозначенная как сдвиг О, совпадает с обычным порядком букв в алфавите. Буквы в следующей строке сдвинуты на один симюл влею с циклическим сдвигом оставшихся позиций. Каждая последующая строка получается с помощью

14 1 Модели иели и оанние системы шисЬоования 911

такого же сдвига алфавита на один символ влево относительно предыдущей строки. Это продолжается до тех пор, пока в результате циклических сдвигов алфавит не будет смещен на все возможные позиции. Один из методов использования такого алфавита заключается в выборе первого символа шифрованного сообщения из строки, полученной при сдвиге на 1 символ, второго символа - из строки, полученной при сдвиге на 2 симюла, и т.д. Ниже приведен пример сообщения, зашифрованного подобным образом.

Рис. 14.3. Прогрессивный ключ Тритемиуса

Исходный текст: NOWI STHETI МБ Шифрованный OQZMXZOMCS XQ текст:

Существует несколько интересных способов использования прогрессивного шифра Тритемиуса. В одном из них, называемом методом ключа Вигнера (Vigener key method), применяется ключевое слово (keyword). Этот ключ диктует выбор строк для шифрования и дешифрования каждого последующего символа в сообщении. Предположим, что в качестве ключа выбрано слово TYPE ; тогда сообщение, зашифрованное с применением метода Вигнера, выглядит следующим образом.

Ключ: TYPETYPETYPE

Исходный текст: NOWI STHETI ME

Шифрованный GMLMLRWI MGBI текст: