Szyfr to procedura takiego przekształcania wiadomości, żeby była ona niemożliwa (lub bardzo trudna) do odczytania przez każdego, kto nie posiada odpowiedniego klucza.

Wiadomość przed zaszyfrowaniem nazywa się tekstem jawnym (plaintext), a wiadomość zaszyfrowaną – szyfrogramem (ciphertext). Jako ciekawostkę można podać, że Marian Rejewski uzywa w swoich pracach okresleń kler na tekst jawny i krypt na tekst tajny.

Szyfrowanie jest zajęciem bardzo starym, aczkolwiek nowoczesna kryptografia narodziła się dopiero w epoce komputerów i starsze szyfry są z dzisiejszego punktu widzenia zupełnie bezużytecznie.

Szyfry współczesne

Współcześnie możemy podzielić metody szyfrowania na 3 grupy:

szyfry asymetryczneKryptografia asymetryczna to rodzaj kryptografii, w którym używa się zestawów dwu lub więcej powiązanych ze sobą kluczy, umożliwiających wykonywanie różnych czynności kryptograficznych. Najważniejsze zastosowania kryptografii asymetrycznej – szyfrowanie i podpisy cyfrowe – zakładają istnienie 2 kluczy – prywatnego i publicznego, przy czym klucza prywatnego nie da się łatwo odtworzyć na podstawie publicznego, w niektórych innych zastosowaniach kluczy może być więcej....
[click for more]
symetryczne szyfry blokowe
symetryczne szyfry strumieniowe

W szyfrowaniu asymetrycznym występują 2 klucze – klucz publiczny służący do szyfrowania, oraz klucz prywatny służący do deszyfrowania. Ponieważ nie ma potrzeby rozpowszechniania klucza prywatnego, bardzo małe są szanse że wpadnie on w niepowołane ręce. Szyfry asymetryczne opierają się na istnieniu pewnych trudnych do odwrócenia problemów. Np. o wiele łatwiej jest pomnożyć przez siebie 2 duże liczby, niż rozłożyć dużą liczbę na czynniki (opiera się na tym system RSA...
[click for more]). Drugim popularnym systemem jest ElGamalElGamal to jeden z dwóch najważniejszych systemów kryptografii asymetrycznej (drugim jest RSA). System jest oparty na trudności problemu logarytmu dyskretnego w ciele liczb całkowitych modulo duża liczba pierwsza....
[click for more], opierający się na trudności logarytmu dyskretnego. Typowe rozmiary kluczy są rzędu 1024-2048 bitów dla np.RSA lub ok 512 bitów dla kryptografii na krzywych eliptycznychSzyfr na krzywych eliptycznych ( ang. Elliptic Curve Cryptography, ECC) - algorytm wykorzystujący krzywe eliptyczne w celu szyfrowania informacji ( istnieją także inne algorytmy np. algorytm rozkładu liczb złożonych na czynniki pierwsze wykorzystujące krzywe eliptyczne). Krzywe eliptyczne są obiektem matematycznym pozwalającym w łatwy sposób na generację dużej liczby nietrywialnych grup abelowych. Elementami takich grup sa punkty krzywej, zaś jako działanie służy pewna raczej złożona oper...
[click for more]. W przypadku RSA złamane zostały klucze rozmiarów do ok. 500 bitów.

Szyfry blokowe to procedury, które szyfrują niewielkie bloki danych (znacznie mniejsze od typowej wiadomości), współcześnie jest to najczęściej 128 bitów (AESAES (Advanced Encryption Standard) to symetryczny szyfr blokowy przyjęty przez NIST w wyniku konkursu ogłoszonego w roku 1997. Bezpośrednią przyczyna rozpisania konkursu była niewystarczająca siła algorytmu DES. EFF była w stanie złamać wiadomosć zakodowaną DESem w ciągu 3 dni sprzętem o wartości 250 tysięcy dolarów w 1997 (obecnie można złamać DES-a jeszcze szybciej i taniej)....
[click for more]), choć do niedawna przeważały 64-bitowe bloki (DESDES (ang. Data Encryption Standard - Standard Szyfrowania Danych) - szeroko używany algorytm kryptograficzny. Stworzony przez IBM na podstawie szyfru Lucifer, został zmodyfikowany przez amerykańską NSA. Zaakceptowany jako amerykański standard w roku 1977....
[click for more], 3DES, Blowfish (kryptografia), IDEA). Klucze są znacznie mniejsze, mają zwykle od 128 do 256 bitów, przy czym wartości mniejsze od 80 (DES – 56) są uważane za niewystarczające. Typowy szyfr blokowy składa się z kilkunastu dość prostych rund przekształcających blok. Operacje używane w tych szyfrach są zwykle proste, ale pochodzą z "różnych światów", np. używa się dodawania, XOR, przesunięć cyklicznych, różnego typu S-BOXów, mnożenia modulo liczb pierwszych itd. Już kilka rund takich operacji zupełnie zaburza jakikolwiek porządek i jest bardzo trudne do analizowania.

Ponieważ szyfr blokowy szyfruje jedynie niewielką ilość informacji, używane są różne tryby szyfrowania, które umożliwiają szyfrowanie większych wiadomości.

Szyfry strumieniowe szyfrują każdy znak tekstu jawnego osobno, generując znak strumienia szyfrującego i przekształcając go na przykład z użyciem funkcji XOR go ze znakiem danych, w związku z czym nie jest konieczne oczekiwanie na cały blok danych, jak w przypadku szyfrów blokowych. Najpopularniejszym współczesnym szyfrem strumieniowym jest RC4, którego stosowanie jest ograniczone ze względu na warunki licencyjne. Inne populrarne szyfry strumieniowe to A5/1 i A5/2 stosowane w telefonii komórkowej. Do szyfrów strumieniowych należą też historyczne szyfry polialfabetyczne i monoalfabetyczne.

Niektóre z trybów szyfrów blokowych – CFBCFB - Cipher Feedback Tryb użycia szyfru blokowego pozwalający na użycie go do kodowania strumieni danych. Szyfr blokowy jest używany do wygenerowania pseudolosowego ciągu danych, który następnie pełni role strumienia szyfrującego mieszanego z danymi za pomoca funkcji XOR. Opis algorytmu: Wybieramy losowy, jawny blok danych, zwany wektorem inicjującym. Jego długość jest zależna od wybranego szyfru i jest równa długości bloku na którym operuje szyfr. Szyfrujemy go za pomoca tajnego klucza. ...
[click for more], OFBOFB - Output Feedback Tryb użycia szyfru blokowego pozwalający na użycie go do kodowania strumieni danych. Szyfr blokowy jest używany do wygenerowania pseudolosowego ciągu danych, który następnie pełni role strumienia szyfrującego mieszanego z danymi za pomoca funkcji XOR. Opis algorytmu: Wybieramy losowy, jawny blok danych, zwany wektorem inicjującym. Jego długość jest zależna od wybranego szyfru i jest równa długości bloku na którym operuje szyfr. Szyfrujemy go za pomoca tajnego klucza. ...
[click for more], CTR – działają jako szyfry strumieniowe, generując strumień szyfrujący i XORując dane.

Osobnym szyfrem w swojej klasie jest one time pad.

Proste szyfry

Szyfry historyczne musiały umożliwiać szyfrowanie i deszyfrowanie przez człowieka, a więc opierać się na bardzo prostych operacjach. Współczesne komputery są o kilkanaście rzędów wielkości szybsze w obliczeniach od ludzi, i potrafią złamać praktycznie każdy tego typu szyfr. Istnieją jednak przykłady szyfrów które są możliwe do stosowania przez człowieka bez użycia komputerów i zapewniają pewien sensowny poziom bezpieczeństwa. Warto zwrócić uwage na fakt, że zwykle siatka szpiegowska w obcym kraju może mieć utrudniony dostęp do sprzętu komputerowego, nadal jednak musi móc przesyłać bezpiecznie zaszyfrowane wiadomości. Przykład szyfru o omawianych własnościach stanowi np. one time pad, szyfry podstawieniowe dla krótkich wiadomości a nawet szyfr Solitare opisany w książce "Cryptonomicon" Neala Stephensona.

Wszystkie wymienione niżej szyfry nie mają obecnie żadnego praktycznego znaczenia.

Enigma
szyfr podstawieniowySzyfry podstawieniowe to szyfry, których działanie opiera się na podstawianiu pod znaki alfabetu jawnego znaków alfabetu szyfrowego. Szyfr Cezara Szyfr Vigenere'a ROT13 Ze względu na łatwość łamania tego rodzaju szyfrów, nie są one już stosowane. Współczesne szyfry omawia artykuł szyfr....
[click for more]
szyfr przestawieniowySzyfry przestawieniowe (transposition cipher) należą do grupy klasycznych metod szyfrowania. Szyfry te charakteryzują się tym, że w zaszyfrowanym tekście występują wszystkie znaki z tekstu jawnego, ale w innej kolejności. Szyfry należące do tej grupy (np. szyfr płotkowy) zmieniają kolejność liter w szyfrowanym tekście według określonego schematu. Najczęściej przestawienia liter dokonuje się za pomocą figury geometrycznej. ...
[click for more]
szachownica Polibiusza

Kategorie stron: Kryptografia