Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое шифр adfgvx , Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое шифр adfgvx , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Шифры в криптографии.
Матрица замены заменяет каждый символ открытого текста парой символов ADFGVX .Матрица должна содержать каждый символ A-Z и каждый символ с 0 до 9 только один раз.FGX, построенная на сочетании базовых операций замены, дробления и перестановки. Этот шифр был введен в употребление в 1918 Фрицем Небелем, офицером связи, служившим в штабе германской армии. Свое название эта система получила из-за того, что ее шифрограммы содержали только буквы A, D, F, G и X. Впоследствии была добавлена буква V, и шифр стал называться шифром ADFGVX.
ADFGVX-шифр — один из самых известных шифров времен Первой мировой войны, который использовался немецкой армией на западном фронте. Особенность шифра заключается в том, что он построен на соединении базовых операций замены и перестановки. Часть шифра, отвечающая замене, основывается на квадрате Полибия.
К концу Первой мировой войны, в то время как большая часть стран мира использовала либо шифр замены, либо шифр перестановки, Германия начала использовать новую систему шифрования ADFGX, которая объединила черты обоих. Свое название эта система получила из-за того, что ее шифрограммы содержали только буквы «A», «D», «F», «G» и «X». Эти буквы были выбраны не случайным образом. Если их представить в виде точек и тире кода Морзе, то они будут существенно отличаться друг от друга. Таким образом, выбор этих букв минимизирует опасность появления ошибок во время телеграфной передачи. Фактически это был квадрат Полибия, в который вписывался латинский алфавит в определенном порядке. Этот шифр был разработан офицером связи полковником Фрицем Небелем, который служил в штабе немецкой армии, и введен в действие в марте 1918 года.
Сообщения, зашифрованные этим шифром, первыми перехватили французы. Работа по «раскрытию» этого шифра была поручена криптоаналитику лейтенанту Жоржу Пэйнвину.
В июне 1918 года с целью усложнения шифра, немцы добавили букву «V», тем самым увеличив сетку шифрования до 36 символов. Это позволило включить в открытый текст цифры от 0 до 9 и буквы I и J стали шифроваться по-разному. Расширение шифра значительно сократило размер сообщений, содержащих большое количество цифр. Шифр стал называться ADFGVX.
Залог успеха немецких боевых действий, как в прочем и любых других, основывался на факторе внезапности. Поэтому для обеспечения скрытности сообщения был необходим шифр, обладающий наивысшей стойкостью. Немцы считали, что ADFGX и ADFGVX шифры были невзламываемыми. Однако, 2 июня 1918 года в результате кропотливой работы французский офицер Жорж Пэйнвин расшифровал шифрограмму, где были определены цели будущего наступления немецких войск. Успех Пэйнвина позволил французам сорвать атаку и остановить продвижение немцев.
Процесс шифрования начинается с рисования сетки размера 5×5, каждая ячейка которой заполняется 25 буквами латинского алфавита (I и J шифруются одинаково). Каждая строка и столбец сетки задается одной из 5 букв: «A», «D», «F», «G» и «X». Заполнение сетки осуществляется в произвольном порядке, поэтому получатель должен знать расположение каждого элемента, чтобы произвести дешифровку.
| A | D | F | G | X | |
|---|---|---|---|---|---|
| A | F | N | H | E | Q |
| D | R | D | Z | O | C |
| F | I/J | S | A | G | U |
| G | B | V | K | P | W |
| X | X | M | Y | T | L |
Рассмотрим процесс шифрования на примере небольшого сообщения: «attack at dawn». На первом шаге каждый символ сообщения заменяется на пару букв, обозначающих строку и столбец соответствующего символа в сетке. Например, A будет заменено на FF, а B — на GA.
| Сообщение: | attack at dawn | |||||||||||
| Открытый текст: | a | t | t | a | c | k | a | t | d | a | w | n |
| Шифротекст на первом шаге: | FF | XG | XG | FF | DX | GF | FF | XG | DD | FF | GX | AD |
До сих пор мы использовали лишь простую замену, и частотного анализа было бы достаточно, чтобы разгадать сообщение.
На втором шаге применяется перестановка, что значительно усложняет криптоанализ. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Перестановка осуществляется в зависимости от ключевого слова, которое должно быть известно получателю. Пусть, в нашем примере, таким словом будет «BATTLE». Процесс перестановки заключается в следующем. Вначале создается новая сетка, в верхней строке которой записываются буквы ключевого слова. Затем, под этим словом построчно записывается, полученный на первом шаге зашифрованный текст.
| B | A | T | T | L | E |
|---|---|---|---|---|---|
| F | F | X | G | X | G |
| F | F | D | X | G | F |
| F | F | X | G | D | D |
| F | F | G | X | A | D |
Далее, буквы ключевого слова переставляются в алфавитном порядке вместе с соответствующими им столбцами сетки.
| A | B | E | L | T | T |
|---|---|---|---|---|---|
| F | F | G | X | X | G |
| F | F | F | G | D | X |
| F | F | D | D | X | G |
| F | F | D | A | G | X |
После чего буквы каждого столбца выписываются поочередно сверху вниз. Полученная последовательность букв образует окончательный вид шифротекста.
Окончательный вид шифротекста: F F F F F F F F G F D D X G D A X D X G G X G X
В этом виде шифротекст будет затем передан с помощью кода Морзе.
Шифр основывается на 6 буквах: «A», «D», «F», «G», «V» и «X». Аналогично шифру ADFGX рисуется таблица размера 6x6 и случайным образом заполняется 26 буквами и 10 цифрами. Расположение элементов в таблице является частью ключа.
| A | D | F | G | V | X | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A | 1 | G | R | 4 | H | D |
| D | E | 2 | A | V | 9 | M |
| F | 8 | P | I | N | K | Z |
| G | B | Y | U | F | 6 | T |
| V | 5 | G | X | S | 3 | O |
| X | W | L | Q | 7 | C | 0 |
Замена осуществляется аналогично ADFGX шифру. Пусть передается сообщение: «attack will begin in 11 am».
| Сообщение: | attack will begin in 11 am | ||||||||||||||||||||
| Открытый текст: | a | t | t | a | c | k | w | i | l | l | b | e | g | i | n | i | n | 1 | 1 | a | m |
| Шифротекст на первом шаге: | DF | GX | GX | DF | XV | FV | XA | FF | XD | XD | GA | DA | VD | FF | FG | FF | FG | AA | AA | DF | DX |
Создается новая таблица с ключевым словом в верхней строке. В качестве ключа возьмем слово «SECRET». Обычно используются более длинные ключевые слова или фразы.
| S | E | C | R | E | T |
|---|---|---|---|---|---|
| D | F | G | X | G | X |
| D | F | X | V | F | V |
| X | A | F | F | X | D |
| X | D | G | A | D | A |
| V | D | F | F | F | G |
| F | F | F | G | A | A |
| A | A | D | F | D | X |
По аналогии с шифром ADFGX столбцы таблицы сортируются в алфавитном порядке.
| C | E | E | R | S | T |
|---|---|---|---|---|---|
| G | F | G | X | D | X |
| X | F | F | V | D | V |
| F | A | X | F | X | D |
| G | D | D | A | X | A |
| F | D | F | F | V | G |
| F | F | A | G | F | A |
| D | A | D | F | A | X |
После чего столбцы по очереди записываются в одну строку, образуя зашифрованный текст.
Окончательный вид шифротекста: G X F G F F D F F A D D F A G F X D F A D X V F A F G F D D X X V F A X V D A G A X
Для восстановления исходного текста необходимо выполнить действия, обратные шифрованию. Обладая ключевым словом, последовательность столбцов можно привести к первоначальному порядку. Зная расположение символов в исходной таблице, можно расшифровать текст.
Криптоанализ ADFGX шифра проводил лейтенант французской армии Жорж Пенвен, взломавший его к началу июня 1918 года. Его метод решения был основан на поиске сообщений со стандартным началом, которые шифровались похожим образом, образуя сходные модели в зашифрованном тексте, что соответствовало названию столбцов в таблице перестановок. По достижению этого шага требовалось провести значительный статистический анализ, что было очень сложной задачей, ведь все делалось вручную. Подобный подход был эффективен только при перехвате большого количества сообщений.
Однако это был не единственный прием, который Пенвен применял для взлома шифра ADFGX. Он так же использовал повторяющиеся фрагменты шифротекста для получения информации о вероятной длине используемого ключа.
Поскольку в зашифрованном тексте использовалось только 5 букв, стало ясно, что шифрование осуществлялось по шахматной схеме. Первый шаг заключался в устранении очевидного предположения. Он произвел частотный анализ пар букв, чтобы убедиться, что это не простая замена с помощью квадрата Полибия. Результат дал случайное распределение пар, из которого Пенвен сделал вывод, что буквы были заменены и перемешаны.
Теперь он предположил, что шифр является результатом перестановки столбцов, в которые записывались замененные по шахматной схеме буквы. Пэйнвин смог придумать тонкий ход, чтобы сузить возможности для перестановки порядка столбцов. Замена в шифре, как описано выше, осуществлялась на основе сетки с буквами «A», «D», «F», «G» и «X» вдоль столбцов и тех же букв вдоль строк. Он знал, что каждой букве ставились в соответствие 2, задающие положение в сетке. Это означало, что после замены, но перед перестановкой, буквы, обозначающие столбец, будут стоять на четных позициях, а строку — на нечетных. Теперь вспомним, что результат замены записывается построчно друг под другом, образуя колонки. Если число таких колонок было четным, то они будут состоять либо из букв, задающих столбцы, либо — задающих строки. Этот метод позволил Пенвену предварительно определить, какие столбцы были четными, а какие нечетными. Затем он мог объединить четные и нечетные столбцы в пары и выполнить частотный анализ для пар букв, чтобы увидеть, являются ли они результатом замены символа открытого текста. После нахождения правильных пар, Пенвен осуществлял частотный анализ для выявления замененных букв. Оставалось только распознать принцип транспозиции. После того, как он определил схему перестановки для одного сообщения, он мог взломать любое другое сообщение с тем же ключом транспозиции.
Наконец, в апреле 1918 года Пенвену удалось расшифровать некоторые сообщения. В эти дни немцы посылали большое количество шифровок. К концу мая, учитывая достаточно большой поток сообщений, он мог взламывать шифрограммы каждый день.
1 июня 1918 года в зашифрованных сообщениях вдруг стала появляться буква «V». Немцы изменили шифр. Пенвен не знал, была ли просто добавлена новая буква для расширения существующей системы или же они полностью изменили схему шифрования, уничтожив весь тяжелый труд французского офицера. Пенвен продолжил работу, опираясь на простейшее предположение, что новый шифр является расширением старого. И по мере исследования зашифрованных текстов Пэйнвин все больше убеждался в правильности своей гипотезы. Адаптировав свою работу над ADFGX к шифру ADFGVX, вечером 2 июня он разгадал усовершенствованный немцами код.
Выводы из данной статьи про шифр adfgvx указывают на необходимость использования современных методов для оптимизации любых систем. Надеюсь, что теперь ты понял что такое шифр adfgvx и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Шифры в криптографии
Комментарии
Оставить комментарий
Информационная безопасность, Шифры в криптографии
Термины: Информационная безопасность, Шифры в криптографии