Одноразовый шифровальный блокнот

DEFGHIJKLMNOPRSTUVWXYZABC

Зашифрованное сообщение об одержанной победе «veni vidi vici»[1] выгляде-

ло так: «yhql ylgl ylfl». Расшифровка выполняется обратной заменой символов.

Шифр, описанный Конан Дойлем в рассказе «Пляшущие человечки», относится к этому же типу. В шифре замены можем быть использована специальная таблица подстановки, в которую случайным образом вставляются какие-либо символы. Затем символы в сообщении заменяются соответствующими символами из таблицы.

Одноразовый шифровальный блокнот – единственный в теоретическом смысле стойкий метод шифрования. В его основе лежит та же идея, что и в шифре Цезаря.

Пусть открытое сообщение записано с помощью символов расширенного алфавита, состоящего из 33 букв алфавита, 10 знаков препинания {..:;?!()-“} и знака пробела между словами. Число символов расширенного алфавита в русском варианте равно 44. Занумеруем их числами от 0 до 43. Тогда любой передаваемый текст можно рассматривать как последовательность {а_п} чисел множества {0,1,2,…,43}.

В качестве секретного ключа берётся абсолютно случайная последовательность {с_п} из того же множества чисел. Эта последовательность должна иметь ту же длину, что и передаваемый текст. Складывая по модулю 44 число а_п с соответствующим числом с_п ключа (т. е, складывая числа а_п и с_п и беря остаток от целочисленного деления их суммы на 44), получаем новое число b_n, лежащее в промежутке от 0 до 43:

а_п + с_п=b_n (mod 44), 0<=b_n<=43.

Заменяя цифры последовательности {b_n} символами расширенного алфавита, получим зашифрованный текст.

Чтобы восстановить открытый текст, надо воспользоваться тем же ключом:

а_п = b_{n -} с_п (mod 44), 0<=b_n<=43.

После однократного шифрования использованный ключ уничтожается и в дальнейшем больше никогда не применяется. Для того чтобы зашифровать новое сообщение, отправитель должен воспользоваться новым одноразовым блокнотом.

В случае использования одноразового шифровального блокнота потенциально получается ключ бесконечной длины с неограниченным количеством возможных комбинаций.

Методика шифрования с использованием одноразового шифровального блокнота обладает исключительной надёжностью, поскольку существует бесконечно большое число ключей, с помощью которых из зашифрованного сообщения можно получить осмысленный текст (или правдоподобную информацию). При этом до тех пор, пока взломщик не получит в своё распоряжение копию шифровального блокнота, он не сможет узнать, является ли полученный результат расшифровки в действительности оригинальным сообщением.

При всей своей привлекательности для этого метода существуют определённые ограничения, которые не позволяют применять их в практике передачи информации по компьютерным сетям, и, в частности, в сети Интернет.

Прежде всего последовательность значений в бесконечном ключе должна быть действительно случайной, а не псевдослучайной. Сформировать действительно случайную последовательность чисел с помощью компьютера невозможно.

Другая проблема – в передаче копии блокнота получателю. Размер ключа (блокнота) должен быть не меньше длины сообщения, которое шифруется с помощью этого ключа. Далее, после использования, ключ должен быть уничтожен. Необходимость уничтожить ключ исключает возможность применения компакт-дисков или цифровых видеодисков.

Еще одна проблема – синхронизация последовательности ключей у отправителя и получателя сообщения.

Дата добавления: 2014-12-27