Shifr_Zorge

1. Шифр Зорге

https://cryptoworld.su/lesons-of-cryptography-1/

2.

1. Заполняется таблица алфавита:
ключевое слово SUBWAY
остальной алфавит
Ключ
Остальной
алфавит по
порядку
S
U
B
W
A
Y
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
T
V
X
Z
.
/
/ - разделитель
групп
Таблица 1. Ключ и алфавит.

3.

2. Из наиболее часто встречающихся букв английского алфавита
составляется анаграмма (A, S, I, N, T, O, E, R), буквы которой
нумеруются в порядке появления в таблице 1 (в столбцах):
0) S
U
B
W
5) A
Y
C
D
3) E
F
G
H
1) I
J
K
L
M
7) N
2) O
P
Q
4) R
6) T
V
X
Z
.
/
Таблица 2. Индексы анаграммы ASINTOER.

4.

3. Далее таблица преобразуется к следующему виду: сначала в строку из столбцов (таб.2)
записываются наиболее часто встречаемые буквы в порядке нумерации (S, I, E, …). А затем
записываются и все остальные буквы, также из столбцов в строки (С, X, U, D, J, …). Такая
таблица обеспечит хорошие перемешивающие свойства и в то же время не «испортит»
частотный анализ шифротекста:
Таблица 3. Ключевая таблица шифра.
В верхней строке видны наиболее часто встречаемые буквы английского языка,
которым даны цифровые обозначения от 0 до 7. В двух оставшихся строках
записаны по порядку остальные буквы из таблицы «SUBWAY» (сверху вниз). Они
получают обозначение в виде двузначных чисел от 80 до 99. Как видно, в верхней
строке клетки под номерами 8 и 9 пустые. Эти цифры становятся номерами строк
в ключевой таблице.

5.

Зашифруем фразу: «51 DIVISION HAS 80 TANKS» (51-й дивизион
имеет 80 танков). Игнорируем последнюю букву «S» для все
того же усложнения дешифровки и округления количества
цифр, а остальные буквы и знаки берем из ключевой таблицы.
Цифры сначала писались удвоенными: 51 = 5511, 80 = 8800, а
затем отделялись индикатором 94 с обоих сторон: 51 =
94551194, 80 = 94880094.
В результате получаем:
94551194831991012789509488009465788.
51
D IV I SI ON HAS
80TANK
Теперь разделяем полученный числовой набор на
пятизначные группы:
94551|19483|19910|12798|50948|80094|65788.

6.

4. Первичное шифрование текста в дальнейшем
кодировалось методом наложения на него бесконечной
одноразовой цифровой гаммы по модулю 10. Способ ее
получения мог быть абсолютно разным: начиная от использования
одноразовых шифровальных блокнотов до превращения букв
определенного книжного текста в цифры.
Р. Зорге в качестве шифровальной книги имел толстенный
«Немецкий статистический ежегодник за 1935 год», в огромном
количестве заполненный всевозможными цифрами.
Причем располагались цифровые данные справочника в
виде аккуратных колонок, делая из книги идеальный
шифроблокнот. Он имел только один недостаток — не был
одноразовым, что позволило японской контразведке в
дальнейшем захватить книгу при «провале» разведгруппы и
прочитать всю перехваченную переписку Р. Зорге с Москвой.

7.

Цифры гаммы по очереди выбирались из справочника и
выписывались под цифрами клера (первичного шифротекста),
потом осуществлялось познаковое сложение цифр клера и гаммы
по модулю 10. Причем при составлении цифр во внимание
принимались только единицы суммы, а десятки отбрасывались.
Например, могло быть так:
Место справочника, с которого начинался выбор очередной
гаммы, обозначалось пятизначной группой и добавлялось в текст
шифрограммы. Первые две цифры были номером страницы,
следующие две цифры обозначали строку, а последняя цифра —
номер колонки на странице, где располагались нужные цифры.
Причем эта ключевая цифровая группа не просто вставлялась, а
«пряталась» в тексте шифрограммы.

8.

Первая половина ежегодника на белой бумаге
содержала статистические данные о Германии. Эта часть книги
использовалась в качестве основы для кодирования шифрограмм
непосредственно самой резидентурой Зорге. Во второй части
справочника, на листах зеленого цвета, приводились
международные статистические обзоры: ею уже
пользовался московский Центр для шифровки ответных
радиограмм. Это разделение делалось для
предотвращения возможного наложения одинаковых гамм при
шифровании текстов в Токио и Москве, что прямо могло привести к
дешифровке радиограмм противником. Зорге и его помощник
должны были делать в тексте своей кодовой книги какие-то
пометки для недопущения всё того же повтора ключа. При аресте
в 1941 году в квартирах Р. Зорге и М. Клаузена японской
полицией были обнаружены совершенно одинаковые справочники
с подозрительными отметками. Что сразу навело контрразведку на
ключевую книгу пойманных шпионов.

9.

Откуда брать гамму? Зорге выбирал гамму
из «Немецкого статистического
ежегодника». Он указывал страницу и
столбец, откуда начиналась
последовательность, которая была
наложена на шифротекст в этом послании.
Например, 199-я страница , 6-й столбец,
4-строка. Эти данные он записывал
добавочным числом 19964 перед
шифротекстом, который, в свою очередь,
уже шифровался гаммой.

10.

Имеем шифр:
94551|19483|19910|12798|50948|80094|65788.
Находим гамму 199 4 6:
324 36 380 230 6683 4358 50
Составляем новый шифр:
19946 (94551+ 324 19483 +36 19910 +380 12798 +230 50948 +6683 80094+4358 65788+50).

11.

Или
94551+ 324 19483 +36 19910 +380 12798 +230 50948 +6683 80094+4358 65788+50
клер
94551
19483
19910
12798
50948
80094
65788
гамма
324
36
380
230
6683
4358
50
шифр
94875
19419
19290
12928
56521
84342
83765
Итого:
19946 94875
19419
19290
12928
56521
51 DIVISION HAS 80 TANKS
84342
83765

12.

13.

Шифр Вернама

14.

Криптосистема была предложена для шифрования телеграфных сообщений,
которые представляли собой бинарные тексты, в которых открытый текст
представляется в коде Бодо (в виде пятизначных «импульсных комбинаций»). В этом
коде, например, буква «А» имеет вид (1 1 0 0 0). На бумажной ленте цифре «1»
соответствовало отверстие, а цифре «0» — его отсутствие. Секретный ключ должен был
представлять собой хаотичный набор букв того же самого алфавита
Для получения шифротекста открытый текст объединяется операцией
«исключающее ИЛИ» с секретным ключом. Так, например, при применении
ключа (1 1 1 0 1) на букву «А» (1 1 0 0 0) получаем зашифрованное сообщение
(0 0 1 0 1): Зная, что для принимаемого сообщения имеем ключ (1 1 1 0 1),
легко получить исходное сообщение той же операцией: Для абсолютной
криптографической стойкости ключ должен обладать тремя критически
важными свойствами:
• Иметь случайное равномерное распределение:
где k — ключ, а N — количество бинарных символов в ключе;
• Совпадать по размеру с заданным открытым текстом;
• Применяться только один раз.
plaintext⊕key = ciphertext (шифротекст)

15.

Пример шифра
Исходный текст: HELLO
Ключ: AXHJB (такой же длины, что и текст –
случайный набор букв того же алфавита))
H⊕A = 00101⊕11000 = 11101 => Q
E⊕X = 10000⊕10111= 00111 => M
L⊕H = 01001⊕00101 = 01100 => I
L⊕J = 01001⊕11010 = 10111 => B
O⊕B = 00011⊕10011 = 10000=> E
Шифрованный текст: QMIBE

16.

17.

18.

Расшифрование
Расшифрование с помощью ключа
выполняется аналогично шифровке:
ciphertext⊕key = plaintext
В 1945 году Клод Шеннон написал работу «Математическая теория криптографии»
(рассекреченную только после Второй мировой войны в 1949 г. как «Теория связи в
секретных системах»), в которой доказал абсолютную криптографическую стойкость
шифра Вернама. То есть перехват шифротекста без ключа не даёт никакой информации
о сообщении. С точки зрения криптографии, невозможно придумать систему безопаснее
шифра Вернама
Криптоанализ шифра Вернама легко возможен в том случае, если при шифровании
мы выбрали ключ с повторяющимися символами. Если злоумышленнику удалось
заполучить несколько текстов с перекрывающимися ключами, он сможет
восстановить исходный текст. (Разобрать пример https://cryptoworld.su/lesons-ofcryptography-1/). Составить прогу на шифровку и дешифровку.

19.

https://www.cryptomuseum.com/crypto/fialka/m125/index.htm