Điểm:11

Mật mã cổ điển phổ biến

lá cờ tl

Khi học mật mã, điều đầu tiên mà mọi sinh viên học là một số mật mã lịch sử. Có quá nhiều mật mã để đặt tên cho tất cả chúng. Vì vậy, câu hỏi của tôi là: Đâu là những mật mã cổ điển quan trọng nhất (mọi nhà mật mã học nên đã nghe nói đến)?

Điểm:15
lá cờ cn

Mật mã học như chúng ta biết ngày nay có từ thời Phục hưng, theo một nghĩa nào đó, theo nghĩa toán học. --Whitfield Diffie

Nếu bạn xem các văn bản giới thiệu về mật mã, bạn thường sẽ thấy một số mật mã, phương pháp và công cụ mật mã giống nhau được trình bày trong một chương về mật mã cổ điển:

lưỡi hái, một công cụ để thực hiện mật mã chuyển vị

Quảng trường Polybius, để phân đoạn các ký tự văn bản gốc

Mật mã Caesar, mật mã thay thế có khóa

Sách mật mã, một cuốn sách để lưu trữ mã mật mã

bảng trực tràng, một bảng hình vuông xác định mật mã đa bảng chữ cái

sự thay thế tiểu sử của della Porta, một loại thay thế polygraphic

thay thế đồng âm, ánh xạ các chữ cái bản rõ thành nhiều hơn một chữ cái bản mã

Mật mã Vigenère, một loại thay thế đa bảng chữ cái

Mật mã khóa tự động Vigenère, một từ khóa được sử dụng để tạo dòng khóa và bản rõ gốc

chuyển vị cột, viết một tin nhắn trong các hàng và cột để chuyển đổi nó

Pad dùng một lần, một kỹ thuật mã hóa và mô hình. Bộ đệm một lần không phải là mật mã theo tiêu chuẩn ngày nay.

mật mã Playfair, mật mã thay thế digram

Mật mã bifid và trifid, bifid sử dụng hình vuông Polybius và chuyển vị; trifid sử dụng phân số và chuyển vị

Các mật mã ADFGX và ADFGVX, mật mã được Đức sử dụng trong Thế chiến thứ nhất. ADFGVX đã sử dụng hình vuông Polybius để phân số, chuyển vị cột và chuyển vị chữ cái

mật mã affine, mật mã thay thế đơn ký tự

mã VIC, một mật mã phức tạp sử dụng trình tạo Fibonacci bị trễ, chuyển vị cột, bàn cờ xếp hàng và bổ sung chuỗi mod 10--tất cả được tạo từ thông tin đã ghi nhớ.

Mật mã Hill, mở ra một khía cạnh mới, đó là mật mã thay thế đa hình dựa trên đại số.

Những gì rất có thể sẽ được đề cập trong sách giáo khoa giới thiệu:

Mật mã Caesar- thay thế một bảng chữ cái
Vigenère cipher- thay thế đa bảng chữ cái
mật mã afine
Pad dùng một lần
mật mã đồi

Những gì khó có khả năng được bảo hiểm:

Bàn cờ trải dài (phân số)
mã VIC
Thay thế đồng âm bằng các ký hiệu bất thường
mật mã Beaufort
mật mã hư vô
mật mã Beale

Quan trọng hơn, Whitfield Diffie chỉ ra rằng một tiến bộ quan trọng trong mật mã đã được thực hiện trong thời kỳ Phục hưng bởi Leon Battista Alberti (1404 â 1472): sự khác biệt giữa khóa mật mã và hệ thống mật mã. (1) Trước thời Phục hưng, sự khác biệt này rất khó thực hiện vì các hệ thống rất đơn giản. Ví dụ, trong việc sử dụng sổ mật mã, toàn bộ chi phí được đưa vào sổ mật mã, mảnh bí mật, chứ không phải hệ thống tra cứu bản rõ và viết bản mã. Sự đổi mới của thời Phục hưng là một phương pháp chống lại việc phân tích mật mã bằng cách chuyển chi phí sang phần công cộng, hệ thống, làm cho phần bí mật trở nên rẻ. (2) Là một sinh viên quan tâm đến lịch sử mật mã, Diffie liên hệ những tiến bộ ban đầu cụ thể trong mật mã cổ điển với một trong những tiến bộ của chính ông, đây là điều mà một nhà mật mã học có thể hiểu được.


CHỈNH SỬA:

Như một cách khác để trả lời câu hỏi, tôi đã xem xét một số sách giáo khoa nhập môn cấp đại học để xem chúng đề cập đến những chủ đề gì liên quan đến mật mã cổ điển. đơn chữ cáiđa chữ cái tham khảo thảo luận chung:

nhập mô tả hình ảnh ở đây


  1. Những đóng góp ban đầu của Alberti cho mật mã học có thể được tìm thấy trong cuốn sách “Về cách viết mật mã” của ông ở các Chương 13-23. Những điều này được thảo luận bởi Lionel March trong âThe Mathematical Works of Leon Battista Albertiâ, Spinger, 2010.

  2. Whitfield Diffie, Bảo mật thông tinâTrước & Sau khi mã hóa khóa công khai, YouTube, video 1BJuuUxCaaY.

Titanlord avatar
lá cờ tl
Cảm ơn bạn rất nhiều vì câu trả lời của bạn! Nhưng tại sao bạn không đưa Enigma vào danh sách của mình?
Patriot avatar
lá cờ cn
@Titanlord Câu hỏi hay! Các máy rô-to cơ điện, và thậm chí cả thiết bị rô-to phi điện như M-209, không được coi là thuộc về mật mã cổ điển. Máy Enigma có số lượng lên tới IV và máy Enigma của Lục quân/Không quân Đức ba rô-to có cài đặt khoảng $2^{67}$. Sức mạnh đó vượt xa những gì mà bất kỳ hệ thống mật mã cổ điển nào (ngoại trừ OTP) có thể tập hợp được.
lá cờ cn
Mật mã cổ điển thường được coi là giống như *có thể được thực hiện bằng bút và giấy*. Máy cánh quạt là một danh mục riêng biệt, trong đó Enigma chỉ là loại nổi tiếng nhất, nhưng không phải là loại duy nhất.
Daniel Bragg avatar
lá cờ cn
Đó là một bảng tuyệt vời mà bạn đã cung cấp, phác thảo những tác giả mà bạn muốn làm quen để nghiên cứu những kỹ thuật đó. Bạn có thể cung cấp một thư mục của các tác giả? Ví dụ: tôi đã quyết định rằng tôi muốn đọc các tác phẩm của Schneier (Mật mã học ứng dụng - Amazon), Baumslag (Khóa học về mật mã toán học? - Amazon) và Vaudenay (?)
Patriot avatar
lá cờ cn
@Daniel Bragg Vâng, khi tôi có thời gian, tôi sẽ làm chính xác điều đó.
Điểm:5
lá cờ ng

Có thể tranh cãi rằng mật mã lịch sử là kiến ​​thức cần thiết để hiểu cách thức hoạt động của mật mã hiện đại. Hướng tới điều này, di tích lịch sử nguyên lý Kerckhoffs (đặc biệt là điều thứ hai: khóa sẽ là bí mật duy nhất) IMHO cần thiết hơn nhiều.

Mặt khác, các mật mã lịch sử và cạm bẫy của chúng rất hữu ích để hiểu làm thế nào tấn công mật mã hoạt động và mật mã không nên như thế nào.

Danh sách ngắn các mật mã lịch sử phổ biến và thú vị:

  • Mật mã của Caesar, mà mô tả hiện đại có thể là: biểu tượng thuộc về một nhóm hữu hạn, khóa là một ký hiệu, mã hóa là phép cộng của khóa trong nhóm, giải mã đảo ngược điều đó bằng cách thêm phần đối diện của khóa trong nhóm. Công thức này bao gồm bổ sung mô-đun (mật mã Caesar thông thường nhất), ROT13 và XOR bằng khóa.
  • Các mật mã affine: ký hiệu thuộc về một hữu hạn nhẫn, phím là hai ký hiệu $a$, $b$ với $a$ không thể đảo ngược trong vòng, mã hóa là $x\mapsto a\cdot x+b$ trong chiếc nhẫn. Công thức này bao phủ vòng $\mathbb Z_{26}$ (mật mã affine thông thường nhất) và (thêm nhóm các ký hiệu) mật mã đồi.
  • Thay thế đơn chữ cái, trong đó khóa là một phép chiếu của bộ ký hiệu (ở trên là trường hợp đặc biệt của phép thay thế một bảng chữ cái).
  • Mật mã Vigenère, mở rộng mật mã của Caesar bằng cách sử dụng khóa thay đổi theo chu kỳ.Nguyên tắc mở rộng đó cũng có thể áp dụng cho bất kỳ điều nào ở trên (mặc dù kết quả sẽ không được gọi là mật mã Vigenère).
lá cờ ar
Liên quan: [Mật mã affine có thực sự được sử dụng trong thực tế không?](https://crypto.stackexchange.com/questions/43399/have-affine-ciphers-actually-been-used-in-practice)
Điểm:2
lá cờ cn

Tôi không thể mở rộng phạm vi của các câu trả lời khác, nhưng thay vào đó tôi muốn tập trung cụ thể vào một câu trả lời. Nó nổi bật so với tất cả phần còn lại vì nó là mật mã 'cổ điển', nhưng vẫn được sử dụng. Và việc sử dụng nó đang được mở rộng.

Các đệm một lần đã được sử dụng liên tục trong hơn một trăm năm và ngày càng mạnh mẽ. Nó là phần mở rộng hợp lý của rau răm mật mã, nhưng có thể đã được phát minh ra 35 năm trước đó bởi một nhân viên ngân hàng ở Sacramento tên là Frank Miller (xem Frank Miller: Nhà phát minh của One-Time Pad).

Mặc dù vậy, vẫn còn nhiều điều cần học hỏi từ các vấn đề về tạo khóa, quản lý và tái sử dụng khóa. Và các khái niệm về entropy và phép đo của chúng. Đặc biệt là khi người ta xem xét số lượng câu hỏi trên trang web này hiểu sai hoặc cố gắng cải thiện nó.

Hơn nữa, có rất nhiều đang diễn ra tìm kiếm và đầu tư trên toàn thế giới trong việc giải quyết vấn đề phân phối chính dưới hình thức mạng phân phối khóa lượng tử. một số bây giờ yêu cầu đã đạt được ~ 1 Gbit/s vật liệu chính được sàng lọc trên khoảng cách vượt quá 20.000 km! Tất cả vì một mật mã hơn trăm năm tuổi.

Đăng câu trả lời

Hầu hết mọi người không hiểu rằng việc đặt nhiều câu hỏi sẽ mở ra cơ hội học hỏi và cải thiện mối quan hệ giữa các cá nhân. Ví dụ, trong các nghiên cứu của Alison, mặc dù mọi người có thể nhớ chính xác có bao nhiêu câu hỏi đã được đặt ra trong các cuộc trò chuyện của họ, nhưng họ không trực giác nhận ra mối liên hệ giữa câu hỏi và sự yêu thích. Qua bốn nghiên cứu, trong đó những người tham gia tự tham gia vào các cuộc trò chuyện hoặc đọc bản ghi lại các cuộc trò chuyện của người khác, mọi người có xu hướng không nhận ra rằng việc đặt câu hỏi sẽ ảnh hưởng—hoặc đã ảnh hưởng—mức độ thân thiện giữa những người đối thoại.