10 факта за кодовете и шифрите

Необходимостта да се скрие съдържанието на важните съобщения съществува вече хиляди години.

С времето хората са намирали все по-сложни и по-сложни начини за кодиране на съобщенията, тъй като по-обикновените методи за кодиране се декодират с лекота.

В момента в света има хиляди начини за скриване на съобщенията, но в този материал ще ви запознаем само с десет от тях - едни от най-популярните.

1. Стеганография

Стеганографията се явява по-стар метод от кодовете и шифрите и обикновено се нарича тайнопис - изкуство за скрит запис. Например съобщението може да бъде написано на хартия, покрита с восък, като пратеникът е длъжен да го глътне и по този начин да осигури необходимата сигурност, а в необходимия момент да го повърне, за да може съобщението да бъде прочетено.

Друг метод се явява татуировката на съобщението на гладко обръснатата глава на посланика, след това се изчаква косата да порасне, за да бъде скрито съобщението.

Най-добрият метод за тайнопис се явява използването на обикновени предмети за скриване на съобщенията.

В Англия е бил популярен методът за тайнопис, при който са използвали обикновен вестник с мънички точки под буквите на първата страница, които указват какви букви следва да се четат, за да се получи съобщението.

В някои случаи съобщението е получавано чрез използване първите букви на всяка дума в произволен текст или чрез невидимо мастило.

Стеганографията се използва почти винаги в съчетание с код или шифър, така че съществува доста голям риск тайното послание да бъде разкрито.

2. ROT1

Този шифър е познат на много деца. Ключът към шифъра е много прост - всяка буква на азбуката се заменя със следващата подред, А се заменя с Б, Б с В и така нататък. 

ROT1 буквално означава да се "завърти на 1 буква напред в азбуката". Така например фразата "Аз знам всичко" се превръща в "Би иобн гтйшлп".

Този шифър е предназначен за развлечение, тъй като е много лесен за разбиране и ползване и съответно за дешифриране, дори ако ключът се използва в обратна посока.

3. Пермутация (разместване)

В този шифър буквите се разместват с използването на някои зададени предварително правила или ключове. Например думите може да бъдат записани в обратен ред, така че фразата "радвам се да ви видя" става "мавдар ес ад ив ядив".

Друг ключ е разместването на всяка двойка букви, така че предишното съобщение би изглеждало "арвдма ес ад ив ивяд".

Тези шифри са използвани за изпращане на конфиденциални съобщения по време на Първата световна война и Гражданската война в САЩ. На пръв поглед изглежда, че по-сложните правила биха направили тези шифри много трудни.

Но всъщност те могат лесно да бъдат разшифровани чрез анаграми, а да не говорим за съвременните компютърни алгоритми, които може да проверят хиляди възможни ключове с разместване за по-малко от секунда.

4. Морзовата азбука

Въпреки своето име морзовият код не е код - това е шифър. Всяка буква на азбуката, цифрите от 0 до 9 и някои символи за пунктуация са заменени от последователност от кратки и дълги звукови сигнали, които наричаме "точка и тире". А става ".- ", Б "-... " и т. н.

За разлика от повечето други шифри морзовият код не се използва за скриване на съобщения. Той получава своето широко разпространение след изобретяването на телеграфа от Самюъл Морз, като това е било първото широко използвано електрическо приспособление за предаване на съобщения на голямо разстояние.

Телеграфът е направил истинска революция в средствата за масова информация и е позволил моменталното изпращане на съобщения за събитията в дадена страна по целия свят.

Морзовият код е променил характера на войните, позволявайки мигновена връзка с войската на голямо разстояние.

5. Шифърът на Цезар

Шифърът на Цезар (подвижен) се нарича така, защото се предполага, че именно той е първият, който го е въвел в употреба.

Сам по себе си шифърът се състои от 30 различни шифъра (броят им се променя в зависимост от азбуката на използвания език), по един на всяка буква от азбуката.

ROT1 се явява само един от тези шифри. За да дешифрирате съобщението, трябва да знаете какъв шифър на Цезар е използван за неговото шифроване.

Ако е използван шифър Е например, А става Е, Б - Ж, В - З и т.н. Ако се използва шифър Ю, то А става Ю, Б - Я, В - А и т.н.

Този алгоритъм е основа за създаването на много по-сложно шифроване, но сам по себе си не осигурява надеждна защита за тайните съобщения, защото проверката на 30-те различни ключа на шифъра отнема сравнително малко време.

6. Моноазбучна замяна

ROT1, шифърът на Цезар и Морзовата азбука спадат към един и същи тип - моноазбучната замяна, а това означава, че всяка буква от азбуката се заменя в съответствие с определен ключ с друга буква или символ.

Като цяло те са сравнително лесни за дешифриране, дори без да се знае предварително ключът. Най-употребяваната буква в английския език е E, втората най-използвана буква е T, а трета е буквата A, затова те може да бъдат определени за дешифриране.

От тази гледна точка човек може да разшифрова съобщението, използвайки честотата на английските букви, или може да търси почти пълни думи, такива като "T_E", което най-вероятно ще се чете "THE". 

7. Шифър на Виженер

Този алгоритъм е доста по-сложен от моноазбучната замяна. Негова ключова особеност се явяват определени думи, например CHAIR. Първата буква на съобщението с ключова дума CHAIR ще бъде кодирана с азбучен шифър C, втората с азбучен шифър H и така до последната буква на ключовата дума. Ключовата дума се състои от пет букви, така че за шестата буква от съобщението отново ще се използва азбучният шифър C.

Дълго време се е считало, че Шифърът на Виженер е невъзможно да бъде разбит. За да бъде дешифриран, преди всичко трябва да намерите дължината на ключовата дума. Ако тя се състои от пет букви, то буквите с номера 1, 6, 11, 16, 21 и т.н. ще съответстват на първата буква от ключовата дума и анализът на честотата на буквите може да позволи да се разшифрова съобщението.

Декодиращият след това преминава на буквите 2, 7, 12, 17 и т.н. Ако ключовата дума действително се състои от пет букви, то дешифрирането на съобщението няма да е сложно.

Ако не, то трябва да се намери друга ключова дума и отново да се повтори процесът. 

8. Оригинален код

В Оригиналния код всяка дума е заменена с кодова дума или цифра в съответствие с ключа. Тъй като в съобщението може да има много думи, ключът по правило се намира в дебела книга с кодове. Декодиращият може да погледне английската дума и да намери съответната кодираща дума.

Понеже кратките съобщения е трудно да бъдат дешифрирани с помощта на анализ на честотата на буквите, кодът е длъжен да бъде достатъчно дълъг. В противен случай анализът на честотата на използване на думите става полезен за декодирането.

По тази причина кодовете са по-трудни за дешифриране, отколкото шифрите. Много държави използват такива варианти, в които всеки ден се използва нов код, за да се предотврати декодирането му с помощта на честотния анализ на думите.

Така или иначе използването на кодове е доста изморителен процес, а и книгите с тях са доста обемисти. Ако такава книга бъде открадната, то кодът вече е компрометиран и е необходимо да бъде създаден нов, а това изисква огромно количество време и усилия.

Дългият код е полезен най-вече за богатите и влиятелни хора, които може да поверят тази тежка и отговорна работа на други.  

9. Кодът "Енигма"

Кодът "Енигма",който е бил много сложен шифър, е използван от германците по време на Втората световна война. За целта те са използвали специална машина - "Енигма", която много прилича на пишеща машина, като при натискането на определена буква на нея светва буквата на шифъра.

Машината е била с няколко колела, които са били свързани с буквите чрез кабели за определяне на това, каква буква от шифъра ще светва.

Всички машини "Енигма" са били идентични и началната конфигурация на колелата е ключът за шифроване на съобщението. За да се усложни процесът, колелото е трябвало да бъде завъртано след напечатването на определен брой букви.

Германското командване всеки ден е издавало списъци с началната конфигурация на колелата, използвани за шифроване, така че всички германски командири са използвали една и съща конфигурация.

Дори когато съюзниците са се сдобили с копие на машината, те не са могли по никакъв начин да дешифрират съобщенията, тъй като машината е способна да създава около 100 трилиона начални конфигурации на колелата.

Кодът Енигма е бил разбит от полски специалисти и окончателно разшифрован по-късно от англичаните, които са използвали компютри за целта.

Знанието за германските комуникационни системи е дало значително преимущество на съюзниците в хода на войната, а процесът на разбиване на кода "Енигма" е позволил да се създаде първообразът на компютъра.

10. Криптография с открити ключове

Този е един от най-съвременните шифри и има няколко варианта. Шифърът, който се използва по цял свят, има два ключа - един открит и един личен.

Откритият ключ е голямо число, достъпно за всеки. Той се явява толкова сложен, защото при деление може да получите само две цели числа (освен 1 и самото число).

Тези две числа са личният ключ и ако ги умножите, се получава откритият ключ.

Например откритият ключ може да бъде 1961, следователно личният ключ - това са 37 и 53.

Откритият ключ се използва за шифроване на съобщението, а то от своя страна не може да бъде дешифрирано без личния ключ. При изпращане на лични данни в банката или когато вашата банкова карта се обработва от компютъра, данните са зашифровани именно по този начин и само банката със своя ключ може да получи достъп до тях.

Причината този метод да се явява толкова безопасен е, че математически е много трудно да се намерят делителите на големите числа.

За подобряване безопасността до 2007 г. компанията RSA Laboratories плащала пари на всеки, който е можел да намери двата делителя на числото, което те са предложили.

Ето сравнително "лек" пример, който е струвал 1000 долара - намерете двата 50 цифрови делителя за числото: 1522605027922533360535618378132637429718068114961380688657908494580 12296325895289765400350692006139.