Substitúcia (kryptografia)

Substitučná šifra je forma kryptografie.

V substitučnej šifre sa používa pravidlo na zmenu každého písmena správy po jednom. Pravidlo hovorí o nahradení (alebo "substitúcii") každého písmena iným písmenom z abecedy.

V tejto tabuľke je napríklad uvedené pravidlo pre substitučnú šifru:

Pomocou tohto pravidla sa veta "Jack a Jill išli na kopec" zmení na "Etar tzn Evmm gkzc dw cuk uvmm". Cézarova šifra je jedným z príkladov substitučnej šifry.

Substitučné šifry nie sú dostatočne bezpečné na používanie pre dôležité správy. Substitučné šifry možno prelomiť pomocou myšlienky nazývanej frekvenčná analýza. Niektoré písmená sú v anglických vetách častejšie ako iné: Najčastejšie sa vyskytuje E, potom T, potom A atď. Správa, ktorá bola zmenená substitučnou šifrou, bude mať rôzne bežné písmená, ale to dáva nápovedu o pravidle. Najbežnejšie písmená v zmenenej správe budú pravdepodobne najbežnejšie písmená v angličtine. Lúštenie kryptogramov (správ skrytých substitučnou šifrou) je bežnou hádankou, ktorú často nájdete v novinách.

Príklad

Predpokladajme, že zmenená správa je:

LIVITCSWPIYVEWHEVSRIQMXLEYVEOIEWHRXEXIPFEMVEWHKVSTYLXZIXLIKIIXPIJVSZEYPERRGERIM WQLMGLMXQERIWGPSRIHMXQEREKIETXMJTPRGEVEKEITREWHEXXLEXXMZITWAWSQWXSWEXTVEPMRXRSJ GSTVRIEYVIEXCVMUIMWERGMIWXMJMGCSMWXSJOMIQXLIVIQIVIXQSVSTWHKPEGARCSXRWIEVSWIIBXV IZMXFSJXLIKEGAEWHEPSWYSWIWIEVXLISXLIVXLIRGEPIRQIVIIBGIIHMWYPFLEVHEWHYPSRRFQMXLE PPXLIECCIEVEWGISJKTVWMRLIHYSPHXLIQIMYLXSJXLIMWRIGXQEROIVFVIZEVAEKPIEWHXEAMWYEPP XLMWYRMWXSGSWRMHIVEXMSWMGSTPHLEVHPFKPEZINTCMXIVJSVLMRSCMWMSWVIRCIGXMWYMXXLIYSPH KTY

V tomto príklade sa veľké písmená používajú na označenie neznámych písmen a malé písmená sa používajú na označenie písmen, ktoré poznáme alebo ktoré môžeme odhadnúť.

Po spočítaní písmen vidíme, že najčastejšie sa vyskytuje písmeno I, ktoré tipujeme na e. X je tiež pomerne časté a XLI sa vyskytuje mnohokrát; tipujeme, že ide o najčastejšiu skupinu troch písmen v angličtine.

E je druhé najčastejšie používané písmeno. Už sme uhádli e a t, takže uhádneme, že E je a. Teraz máme:

heVeTCSWPeYVaWHaVSReQMthaYVaOeaWHRtatePFaMVaWHKVSTYhtZetheKeetPeJVSZaYPaRRGaReM WQhMGhMtQaReWGPSReHMtQaRaKeaTtMJTPRGaVaKaeTRaWHatthattMZeTWAWSQWtSWatTVaPMRtRSJ GSTVReaYVeatCVMUeMWaRGMeWtMJMGCSMWtSJOMeQtheVeQeVetQSVSTWHKPaGARCStRWeaVSWeeBtV eZMtFSJtheKaGAaWHaPSWYSWeWeaVtheVtheRGaPeRQeVeeBGeeHMWYPFhaVHaWHYPSRRFQMtha PPtheaCCeaVaWGeSJKTVWMRheHYSPHtheQeMYhtSJtheMWReGtQaROeVFVeZaVAaKPeaWHtaAMWYaPP thMWYRMWtSGSWRMHeVatMSWMGSTPHhaVHPFKPaZeNTCMteVJSVhMRSCMWMSWVeRCeGtMWYMttheYSPH KTY

Teraz môžeme urobiť niekoľko ďalších odhadov: heVe môže byť tu; Rtate môže byť štát a atthattMZe môže byť atthattime. Po doplnení týchto domnienok dostaneme:

tuTCSWPeYraWHarSseQithaYraOeaWHstatePFairaWHKrSTYhtmetheKeetPeJrSmaYPassGasei WQhiGhitQaseWGPSseHitQasaKeaTtiJTPsGaraKaeTsaWHatthattimeTWAWSQWtSWatTraPistsSJ GSTrseaYreatCriUeiWasGieWtiJiGCSiWtSJOieQthereQeretQSrSTWHKPaGAsCStsWearSWeeBtr emitFSJaKaGAaWHaPSWYSWeWeWeWeStherthesGaPesQereeBGeeHiWYPFharHaWHYPSssFQitha PPtheaCCearaWGeSJKTrWisheHYSPHtheQeiYhtSJtheiWseGtQasOerFremarAaKPeaWHtaAiWYaPP tiWYsiWtSGSWsiHeratiSWiGSTPHharHPFKPameNTCiterJSrhisSCiWiSWresCeGtiWYittheYSPH KTY

To nám umožňuje robiť ďalšie odhady, ktoré vedú k ďalším, až kým neuhádneme všetko:

tunajšíprírodovedecsagrabom a statným vzduchom a priniesol chrobáka zo sklenenej vitríny,vktorejboluzavretý,bol to krásnykarabín a v tom časeneznámyprírodovedecsamozrejmosťoubolivedeckýmpohľadom,ževokolíbolyčierneškvrny,ktorésúvysoké. vyžarovaniez chrbta a pozdĺžnejdĺžkynaostatnýchšupináchbolovýraznetvrdéa lesklé,snázorminaopáleniezlatéhohmyzubolveľmipozoruhodný,a akvšetko zoberieme do úvahy,ťažkobudemememôcťobviňovaťJupiterazajehovnímaniezlatéhohmyzu

V tomto okamihu môžeme vkladať medzery a interpunkčné znamienka:

Tu na le grand vstal s vážnou a vznešenou tvárou a priniesol mi chrobáka zo
sklenenej vitríny, v ktorej bol uzavretý. Bol to krásny scarabaeus a v
tom čase samozrejme prírodovedcom neznámy; z vedeckého hľadiska veľká cena
. Pri jednom konci chrbta
mal dve okrúhle čierne škvrnya
pri druhom dlhú. Šupiny boli mimoriadne tvrdé a lesklé a mali
vzhľad lešteného zlata. Hmotnosť hmyzu bola veľmi pozoruhodná
a vzhľadom na všetky okolnosti som ťažko mohol obviňovať Jupitera
za
jeho názor naň. (Zlatý chrobák)

Ak by sme sa pomýlili, v určitom okamihu by sme to zistili a mohli by sme sa vrátiť a urobiť nový odhad.

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je to substitučná šifra?

Odpoveď: Substitučná šifra je typ kryptografie, v ktorej sa používa pravidlo na nahradenie každého písmena správy iným písmenom z abecedy.

Otázka: Ako funguje substitučná šifra?

Odpoveď: V substitučnej šifre sa používa pravidlo, ktoré postupne nahrádza každé písmeno správy iným písmenom z abecedy.

Otázka: Aký je príklad tabuľky používanej v substitučnej šifre?

Odpoveď: V tabuľke v texte je uvedené pravidlo substitučnej šifry, ktoré sa môže použiť na nahradenie každého písmena iným písmenom z abecedy.

Otázka: Čo je to Cézarova šifra?

Odpoveď: Cézarova šifra je príkladom substitučnej šifry.

Otázka: Sú substitučné šifry dostatočne bezpečné pre dôležité správy?

Odpoveď: Nie, substitučné šifry nie sú dostatočne bezpečné na použitie pre dôležité správy.

Otázka: Ako sa dajú substitučné šifry prelomiť?

Odpoveď: Substitučné šifry sa dajú prelomiť pomocou frekvenčnej analýzy, ktorá hľadá bežné písmená v zmenenej správe, ktoré sú pravdepodobne najbežnejšími písmenami v angličtine.

Otázka: Aký je bežný hlavolam, ktorý zahŕňa lámanie šifier?

Odpoveď: Lúštenie kryptogramov, čo sú správy skryté pomocou substitučnej šifry, je bežná hádanka, ktorú často nájdete v novinách.