زبان مخفی

وقتی بچه بودید ، حلقه رمزگذار "کاپیتان نیمه شب" داشتید؟با آن ، می توانید برای دوستانی پیام ارسال کنید که هیچ کس دیگری نتواند آن را بخواند. یا شاید شما به یاد داشته باشید که از نمادهای ویژه برای نوشتن یادداشت ها به "فشار" خود در کلاس استفاده می کنید. اگر این یادداشت رهگیری شد ، معلم شما نمی تواند چیزی در مورد عاشقانه شما بیاموزد.

در کاربردهای جدی تر ، از کدها و رمزها توسط نیروهای نظامی و دیپلماتیک ما برای حفظ اطلاعات محرمانه از چشمان غیرمجاز استفاده می شود. مشاغل همچنین داده هایی را که رمزگذاری شده اند برای تلاش و محافظت از اسرار تجاری و معاملات اتاق پشتی ارسال می کنند. از این گذشته ، شما نمی خواهید رقیب شما بداند که شما قصد داشتید شرکت آنها را با خرید اهرمی بدست آورید.

مطالعه رمزگذاری و رمزگذاری (در انتهای ارسال) ، و رمزگشایی و رمزگشایی (در انتهای دریافت) رمزنگاری از یونانی κρυπτός (Kryptos) یا پنهان و γράφειν (گرافیا) یا نوشتن نامیده می شود. اگر شما یونانی را نمی شناسید (و بسیاری از ما انجام نمی دهیم) نامه های فوق می تواند نوعی کد باشد! اگرچه تمایز فازی است ، اما رمزهای رمزگذاری با کدها متفاوت هستند. هنگامی که یک کلمه را برای یک کلمه یا جمله دیگر جایگزین می کنید ، مانند استفاده از یک فرهنگ لغت زبان خارجی ، از یک کد استفاده می کنید. وقتی حروف موجود را مخلوط کرده یا جایگزین می کنید ، از رمز عبور می کنید.(من به شما گفتم تفاوت فازی است ، و می توانید با جایگزین کردن یک کلمه برای دیگری و سپس مخلوط کردن نتیجه ، کدها و رمزها را ترکیب کنید.) ما روی رمزها تمرکز خواهیم کرد.

برای اینکه یک رمزگذار مفید باشد ، باید چندین چیز در پایان ارسال و دریافت شناخته شود.

1. الگوریتم یا روش مورد استفاده برای رمزگذاری پیام اصلی (معروف به متن ساده).
2. کلید مورد استفاده با الگوریتم برای اجازه دادن به متن ساده هر دو رمزگذاری و رمزگشایی شده است.
3. دوره یا زمانی که کلید معتبر است.

با استفاده از قیاس ، برای ورود به خانه خود ، یک کلید را در قفل قرار می دهید تا درب را باز کند. این فرآیند (استفاده از یک کلید و قفل) روش یا الگوریتم است. اکنون این روش فقط در صورتی کار می کند که شما کلید مناسبی برای قفل کردن قفل داشته باشید و کلید شما فقط تا زمانی که ساکن محل اقامت خاص هستید معتبر خواهد بود. ساکن بعدی قفل ها را به یک کلید متفاوت تغییر می دهد تا مطمئن شوید که حتی اگر ممکن است روش را بدانید نمی توانید وارد شوید.

انتخاب سه مورد بالا - الگوریتم، کلید و نقطه - به نیاز شما بستگی دارد. اگر در میدان نبرد هستید و داده های تاکتیکی فعلی را دریافت می کنید، الگوریتمی می خواهید که رمزگشایی پیام را در گرماگرم نبرد آسان کند. از سوی دیگر، شما همچنین باید فرض کنید که حریف شما پیام رمزگذاری شده شما را رهگیری کرده و مشغول تلاش برای شکستن آن است. بنابراین باید یک الگوریتم (روش) را انتخاب کنید که به اندازه کافی پیچیده باشد تا زمانی که حریف شما آن را بفهمد، داده ها بی ارزش شوند. هرچه الگوریتمی که انتخاب می کنید آسان تر باشد، اگر می خواهید دشمن خود را در تاریکی نگه دارید، اغلب باید کلیدی را که قفل کد را باز می کند تغییر دهید.

رمزها به دو دسته اصلی تقسیم می شوند. رمزهای جایگزین و رمزهای جابجایی. رمزهای جایگزین حروف در متن ساده را با حروف یا نمادهای دیگر جایگزین می کنند و ترتیب قرار گرفتن نمادها را یکسان نگه می دارند. رمزهای جابجایی همه حروف اصلی را دست نخورده نگه می دارند، اما ترتیب آنها را با هم مخلوط می کنند. متن حاصل از هر یک از روش های رمزگذاری، متن رمز نامیده می شود. البته، شما می توانید از هر دو روش، یکی پس از دیگری استفاده کنید تا گیرنده ناخواسته را نیز گیج کنید. برای درک این روش ها، بیایید نگاهی به برخی رمزها بیندازیم.

رمزهای جایگزین و حلقه های رمزگشا

ما همیشه از رمزهای جایگزین استفاده می کنیم.(در واقع، رمزهای جایگزین را می توان در بیشتر موارد به درستی کد نامید.) کد مورس، کوتاه نویسی، سمافور و کد ASCII که این کاراکترها با آن در مکینتاش من ذخیره می شوند، همگی نمونه هایی هستند.(ASCII مخفف American Standard Code for Information Interchange است، فقط در صورتی که شما علاقه مند باشید.) تنها تفاوت بین این کدهای جاسوسی این است که نمونه های بالا استاندارد شده اند تا همه آنها را بشناسند.

حلقه رمزگذار Captain Midnight (که یک حلقه "رمزگذار" است) به شما امکان می دهد یک رمزگذاری جایگزین ساده انجام دهید. معمولاً دارای دو چرخ حروف متمرکز است ، A از طریق Z. شما حلقه بیرونی را می چرخانید و حروف موجود در پیام خود را که در حلقه بیرونی یافت شده است با حروف مستقیماً در زیر حلقه داخلی جایگزین می کنید (به نمودار مراجعه کنید). در اینجا ، الگوریتم جبران الفبای و کلید تعداد کاراکترهای جبران آن است. جولیوس سزار از این طرح ساده استفاده می کرد ، و با 3 شخصیت جبران می کرد (او اگر او صاحب حلقه رمزگذار کاپیتان نیمه شب بود ، "A" را روی حلقه بیرونی "D" روی حلقه داخلی قرار می داد.) کلمه "اکتشافاتوریوم""بدین ترتیب می شود" Hasorudwrulxp. "چنین طرحی به راحتی شکسته شد و سطح مشخصی از ساده لوحانه را از طرف سزار در مورد هوش دشمن نشان داد.

چرخ های رمزگذار

برای بارگیری یک نسخه از چرخ های Cypher (12K PDF) اینجا را کلیک کنید. دو چرخ را کپی و برش دهید. چرخ کوچکتر را در بالای چرخ بزرگتر قرار دهید و آنها را بچرخانید تا "حرف کلیدی" خود را روی چرخ کوچک در زیر "A" چرخ بزرگ قرار دهید. اکنون می توانید متن ساده خود را رمزگذاری کرده و آن را به دوست خود که نامه کلیدی مناسب را می داند منتقل کنید.

اگر 26 قطعه کاغذ را درون یک کلاه انداختید ، می توانید رمزگذاری متن خود را کمی سخت تر کنید ، هرکدام با نامه ای از الفبای نوشته شده بر روی آن ، آنها را یک بار بیرون کشیدید و آنها را در کنار یک قرار دهیدالفبای عادی. نتیجه ممکن است به نظر برسد (من فقط از سفارش کلیدها روی صفحه کلید خود استفاده کردم ، بنابراین ممکن است این را یک کد "Qwerty" بنامید):

می توانید از جدول فوق یک پیام مخفی بسازید. هربار که می بینید "من" را می دیدید "O" را در زیر و غیره برای شخصیت های دیگر جایگزین می کنید. پیام "با من بعد از مدرسه در پشت ورزشگاه ملاقات کنید" ، می خواند

طول کلمه - به ویژه کلمات کوتاه - سرنخ های بزرگی را در مورد ماهیت کد ارائه دهید (نمودارهای فرکانس را ببینید). برای کمک به پنهان کردن پیام خود ، فضاها را نادیده بگیرید و پیام را به تکه های اندازه مساوی تقسیم کنید. پنج حرف در Biz جاسوسی مرسوم است ، بنابراین پیام شما به این صورت بیرون می آید (توجه داشته باشید که یک شخصیت "ساختگی" اضافی "M" در پایان اضافه می شود تا با یک گروه 5 حرفی بیرون بیاید. گیرنده شما نباید نداشته باشدمشکل با شخصیت اضافی.):

سیستم محبوب دیگری به نام رمز نموداری که توسط بسیاری از کودکان در مدرسه استفاده می شود، نمادها را به جای حروف دیگر جایگزین حروف می کند. این سیستم، در اصل، همان سیستم جایگزینی حروف است، اما به خاطر سپردن آن آسان تر از 26 حرف انتخاب شده تصادفی است. از تخته های تیک تاک و دو X مانند شکل زیر استفاده می کند.

همان پیام مخفی مانند بالا، با استفاده از خطوط خطی که هر حرف را احاطه کرده اند (و در صورت نیاز یک نقطه را در بر می گیرد) به این صورت می شود:

حتی اگر به نظر می رسد متنی غیرقابل رمزگشایی در فضای بیرونی است، رمزنگاری صندلی بغل فقط 10 دقیقه یا کمتر طول می کشد تا آن را بفهمد. چرا؟با توجه به متن رمزی کافی، الگوهای خاصی آشکار می شوند. توجه داشته باشید که هر چند وقت یکبار کادر خالی چهار وجهی ظاهر می شود: شش بار از مجموع 29 کاراکتر یا حدود 20٪ مواقع. این بلافاصله نشان می دهد که جعبه خالی تقریباً به طور قطع نماد "E" است، که بیشترین استفاده را در انگلیسی دارد. سایر حروف را نیز می توان با فراوانی آنها و ارتباط آنها با سایر کاراکترهای نزدیک تعیین کرد (به "فرکانس ها" مراجعه کنید). تقریباً همه رمزهای جایگزین برای این نوع تجزیه و تحلیل باز هستند.

فرانسیس بیکن یکی از جالب ترین رمزهای جایگزین را ایجاد کرد. او از دو صورت متفاوت استفاده کرد که از نظر وزن (جسارت) کمی متفاوت بودند. او متن رمزی خود را به 5 گروه شخصیتی تقسیم کرد که هر یک از آنها یک شخصیت را در متن اصلی او نشان می دهد. بسته به اینکه کدام کاراکترهای گروه پررنگ هستند، می توان کاراکتر متن ساده را با استفاده از جدول زیر تعیین کرد (* مخفف یک کاراکتر ساده و B برای یک کاراکتر پررنگ)

همان پیام مخفی ما مانند بالا به این ترتیب ظاهر می شود (شخصیت های جسور و ساده بیکن کمتر از موارد زیر آشکار بود):

برای رمزگشایی، فقط کاراکترها را به گروه های 5 تایی تقسیم می کنیم و از کلید بالا برای یافتن پیام متنی استفاده می کنیم.

رمزهای جابجایی

به دوران مدرسه خود برگردید، اوه روز او-ای امبر-ری ig-pay atin-lay؟Pig-latin شکلی از رمز جابجایی است که در آن حروف اصلی دست نخورده نگه داشته می شوند (البته با اضافه کردن پسوند "ay")، اما به نحوی مرتب شده اند.

قبل از دوران مدرسه، به قرن پنجم قبل از میلاد، اسپارتی ها از رمز جابجایی جالبی به نام Scytale استفاده کردند. اسکیتال از یک استوانه با روبانی استفاده می کرد که به صورت مارپیچی از یک سر تا سر دیگر به دور آن پیچیده شده بود. پیام روی نوارها نوشته شد و سپس از استوانه باز شد. فقط کسی با قطر استوانه ای یکسان می توانست پیام را دوباره بپیچد و بخواند.

Scytale به یک قطعه سخت افزار بستگی داشت ، سیلندر ، که در صورت اسیر دشمن ، کل سیستم را به خطر می اندازد. همچنین ، گیرنده می تواند سیلندر را از دست بدهد یا بشکند و بنابراین توانایی رمزگشایی هر پیام را از دست می دهد. بهتر است اگر این روش کاملاً "فکری" باشد و بدون توسل به یک دستگاه فیزیکی ، به یاد داشته باشید و از آنها استفاده شود.

از آنجا که هم فرستنده و هم گیرنده یک متن رمزنگاری شده باید در مورد این الگوریتم یا روش برای رمزگذاری و رمزگشایی به یاد داشته باشند و به خاطر بسپارند ، چیز ساده ای خوب خواهد بود. از آنجا که ارقام هندسی به راحتی به یاد می آورند ، آنها به عنوان پایه ای برای یک طبقه کامل از رمزهای جابجایی خدمت می کنند. بیایید پیام خود را در شکل یک جعبه قرار دهیم. از آنجا که 29 کاراکتر وجود دارد ، ما یک ساختگی ("O") اضافه خواهیم کرد تا 30 بسازیم و پیام را در جعبه شش در پنج بنویسیم.

اکنون می توانیم با حرکت دادن به ستون ها به جای ردیف ها ، پیام را رونویسی کنیم. یک بار دیگر شخصیت ها را به گروه های پنج نفری می تجزیهیم تا هیچ سرنخی در مورد اندازه کلمات ارائه ندهیم. نتیجه به نظر می رسد:

تنوع واقعی هنگامی شروع می شود که متوجه می شوید که نیازی به نوشتن متن ساده خود در ردیف جعبه به صورت ردیف نیست. درعوض ، می توانید الگویی را دنبال کنید که به صورت افقی ، به صورت عمودی یا مورب به صورت افقی ، به صورت عمودی یا مورب ، یا مارپیچ در خارج یا مارپیچ خارج شود (در جهت عقربه های ساعت یا خلاف جهت عقربه های ساعت) یا بسیاری از تغییرات دیگر (نمودار زیر را ببینید).

پس از قرار دادن متن در فرم انتخاب شده با استفاده از یک مسیر ، می توانید با انتخاب مسیر متفاوت از طریق متن ، آن را رمزگذاری کنید. شما و شریک زندگی تان فقط باید در مورد مسیر خواندن ، مسیر رونویسی (رمزگذاری) و نقطه شروع برای داشتن سیستم خود به توافق برسید. این سیستم ها رونویسی از مسیر نامیده می شوند.

دوباره پیام ما است. مارپیچ های مسیر خواندن به سمت داخل به سمت داخل ، از گوشه پایین سمت راست (نمودار سمت چپ) شروع می شود. مسیر رونویسی (نمودار سمت راست) مورب Zig-Zag است که از گوشه سمت چپ پایین شروع می شود. متن رمزگذاری می شود:

برای رمزگشایی ، جعبه را زیر مسیر زیگ زاگ پر می کنید و با استفاده از مسیر مارپیچ پیام را می خوانید.

نوع دیگری از رمزنگاری انتقال از یک کلمه یا عبارت کلیدی برای مخلوط کردن ستون ها استفاده می کند. به این انتقال ستونی گفته می شود. اینگونه کار می کند: ابتدا به یک کلمه کلیدی مخفی فکر کنید. ما کلمه راز خواهد بود. در مرحله بعد ، آن را در بالای ستون های حروف در مربع بنویسید و حروف کلمه کلیدی را شماره گذاری کنید زیرا اگر آنها را به ترتیب حروف الفبا قرار دهیم ، آنها سقوط می کنند.(اگر حروف تکراری وجود داشته باشد ، مانند "E" ، آنها از چپ به راست شماره گذاری می شوند.)

اکنون ستون ها را به ترتیب مشخص شده توسط اعداد بنویسید. متن رمزنگاری حاصل به این شکل است:

همانطور که مشاهده می کنید ، این فقط یک ترتیب متفاوت از متن متن قبلی است ، اما حداقل در برخی از الگوی منظم نیست. ما می توانستیم به راحتی با پر کردن مربع به دنبال یک مسیر پیچیده تر ، آن را کمی دشوارتر کنیم. ما همچنین می توانیم از یک شکل هندسی غیر از مستطیل استفاده کنیم و تعویض و جابجایی را با هم ترکیب کنیم. تنها مشکلی که ممکن است رخ دهد این است که رمزگشایی ممکن است چنان پیچیده شود که برای همیشه در پایان دریافت راز باقی بماند! بیایید به آن فکر کنیم ، او هرگز در پشت ورزشگاه با من ملاقات نکرد.

فرکانس

ترتیب فرکانس حروف منفرد: e t o a n i r s h d l c w u m f yg p b v k x q j z

ترتیب فرکانس digraphs (ترکیب دو حرف): th er on re re ret nd ha در en en en es ea ti to to it st io le به عنوان de rt ve

ترتیب فرکانس trigraphs: tha int ion tio برای nde دارای مردان است

ترتیب فرکانس بیشتر دو برابر رایج: ss ee tt ff 11 mm oo

ترتیب فرکانس حروف اولیه: t o a w b c d s f m r h i y e g l n p u j k

ترتیب فرکانس حروف نهایی: e s t d n r y f l o g h a r m p u w

کلمات یک حرف: الف ، من ، 0.

متداول ترین کلمات دو حرف: از ، به ، ، در آن ، به عنوان ، به عنوان ، ، بنابراین ، ما ، او ، توسط ، یا ، انجام می دهیم ، اگر ، من ، من ، بالا ، آن ، برو ، نه، ما ، من.

متداول ترین کلمات سه حرفی: ، و ، برای ، اما ، نه ، شما ، همه ، همه ، قوطی ، او ، او ، یکی ، یک ، بیرون ، روز ، روز ، او ، او ، او ، چگونه است.، مرد ، جدید ، اکنون ، پیر ، دیدن ، دو ، راه ، چه کسی ، پسر ، انجام داد ، آن را ، اجازه داد ، قرار داد ، می گوید ، او نیز استفاده می کند.

متداول ترین کلمات چهار حرفی: با این وجود ، این ، اراده ، شما ، از آنها ، آنها ، می دانند ، می خواهند ، خوب ، خیلی ، برخی ، زمان ، خیلی ، وقتی ، بیا ، اینجا ، فقط ، مثل ، طولانی، بسیاری ، بیشتر ، فقط ، بیش از حد ، از آنها ، از آنها ، خوب ، درست ، درست ، درست ،

کتابشناسی - فهرست کتب:

گاردنر ، مارتین. کدها ، رمزها و نوشتن مخفی. New York ، NY: Dover Publications Inc. ، 1972. یک مقدمه فوق العاده ، سرگرم کننده و آسان برای خواندن مقدمه کدها و رمزها.

اسمیت ، لورنس دوایت. رمزنگاری ، علم نوشتن مخفی. New York ، NY: Dover Publications Inc. ، 1943. یک گزارش خوب از کدها و رمزگذارها با نمونه های تاریخی بسیاری.

Konheim ، Alan G. Cryptography: یک آغازگر. نیویورک ، نیویورک: جان ویلی و پسران ، 1981. یک کتاب بسیار فنی (و ریاضی) در مورد روشهای مدرن تر ساخت و شکستن کد.

گینز ، هلن فوچ. Cryptanalysis: مطالعه رمزها و راه حل آنها. نیویورک ، نیویورک: شرکت Dover Publications ، 1956. این عنوان همه را می گوید.