Xifratge clàssic

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Un xifratge és un mitjà per ocultar un missatge, on les lletres del missatge són substituïdes o traslladades per altres lletres, parells de lletres i algunes vegades per moltes lletres. En criptografia, el xifratge clàssic és un tipus de xifratge que va ser usat històricament però que ara ha caigut, majorment, en desús. En general, els xifratges clàssics operen en un alfabet de lletres (com "AZ"), a les quals se'ls apliquen mètodes a mà o amb aparells mecànics molt simples. Són tipus molt bàsics de xifratge, el que no els fa molt fiables, especialemente després del desenvolupament de nova tecnologia. Mètodes més moderns usen ordinadors o una altra tecnologia digital, que opera amb bit si byte s. Molts xifratges clàssics van ser usats per gent molt coneguda com a Juli Cèsar i Napoleó, qui van crear els seus propis xifratges que després han estat usats popularment. Molts xifratges tenen un origen militar i van ser usats per a transportar missatges secrets entre persones del mateix bàndol. Els sistemes clàssics són bastant susceptibles d'un atac amb només text xifrat, algunes vegades fins i tot sense el coneixement del sistema en si mateix, utilitzant eines com l'anàlisi de freqüències. Algunes vegades s'agrupen juntament amb els xifratges clàssics altres màquines mecàniques o electro mecàniques, com Enigma.

Tipus de xifratge clàssic[modifica | modifica el codi]

Els xifratges clàssics solen dividir-se en xifratge per transposició i en xifratge per substitució .

Xifratge per substitució[modifica | modifica el codi]

En un xifratge per substitució, les lletres (o grups de lletres) són sistemàticament reemplaçades en el missatge per altres lletres (o grups de lletres).

Una substitució molt coneguda en el xifratge és la del Xifratge César. Per xifrar un missatge mitjançant el Xifratge César, cada lletra del missatge és reemplaçat amb la lletra de tres posicions després en l'abecedari. Per tant, l'A seria reemplaçada per la D, la B per la E, la C per la F, etc. Finalment la X, la Y i la Z serien reemplaçades per la A, la B i la C respectivament. Per això, que per exemple, "WIKIPEDIA" quedaria com "ZLNLSHGLD". César rotaba l'abecedari de tres en tres lletres però funciona amb qualsevol nombre.

Un altre mètode de xifratge per substitució està basat en una paraula clau. Tots els espais i lletres repetides són llevades d'una paraula o frase, la qual serà després serà utilitzada pel codificador per començar l'abecedari xifratge. El final de l'abecedari xifratge serà la resta de l'alfabet en l'ordre correcte però sense repetir les lletres ja usades en la paraula clau. Per exemple, si la paraula clau és Cipher ("xifratge" en anglès), l'abecedari xifratge (codificat) seria el següent: (no s'ha inclòs la ñ però es podria incloure si es volgués)

Abecedari normal : abcdefghijklmnopqrstu vwxyz

Abecedari xifratge : cipherstuvwxyzabdfgjk lmnoq

Els exemples anteriors són exemples de xifratges per substitució monoalfabética, ja que només utilitza un alfabet de xifratge. És també possible fabricar xifratges per substitució polialfabética, on s'usen diversos alfabets xifratges. El codi es compondria amb dos o més alfabets xifratges usant qualsevol tècnica que es triés, i després es xifra el missatge, alternant el tipus d'alfabet xifratge en cada lletra o paraula del missatge que es vulgui xifrar. Això faria que el missatge fos molt més complicat de desxifrar, ja que el desxifrador hauria de descobrir tots els alfabets xifratges usats.

Un altre exemple de xifratge polialfabàtic per xifratge per substitució que és molt més complicat de desxifrar és el Xifratge de Vigenère, un innovador mètode per codificar. Amb el quadrat que es forma amb el xifratge de Vigenère, s'usen 26 tipus d'alfabets xifratges per xifrar el text. Cada alfabet sofreix un canvi més respecte a l'anterior a l'estil del mètode Cèsar a partir de l'alfabet original. El quadrat del xifratge de Vigenère es veuria la següent manera:

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A
C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B
D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C
E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D
F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E
G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F
H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G
I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H
J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I
K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J
L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K
M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L
N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M
O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N
P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O
Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P
R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q
S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R
T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S
U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T
V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U
W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V
X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W
Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X
Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y

Per utilitzar el xifratge de Vigenère al codificar un missatge, primer hem de triar una paraula clau i després repetir-la fins que hagi cobert el missatge (que volem xifrar) sencer. Aquesta serà la nostra clau i la farem servir per saber quin de tots els alfabets (ja que hi ha 26) farem servir. Cada alfabet porta el nom de la lletra que substitueix a la "A". Així l'alfabet en què utilitzem les B per la A i la C per la B, es nomenarà "B". Doncs cada lletra de la paraula clau ens anunciarà amb què alfabet haurem xifrar aquesta lletra del missatge. Per exemple si la nostra paraula clau és WORD ("paraula" en anglès) i el missatge que volem codificar és I LOVE Cryptography ("M'agrada la criptografia" en anglès) seria de la següent manera:

Missatge : I LOVE Cryptography

Paraula clau : W ORDW ORDWORDWORDW (substituïm per la clau i es repeteix si cal)

text xifrat : E ZFYA QIBLHFJNOGKU (utilitzem cada lletra de la paraula clau per saber que alfabet utilitzar per xifrar cada lletra del missatge)

Algunes substitucions inclouen l'ús de nombres en lloc de lletres. Un exemple d'això és el Gran Xifratge, on els nombres es fan servir per representar síl·labes. També hi ha un altre xifratge en què s'utilitzen nombres i inclou quatre parelles de combinacions de nombres per cada lletra basat en una paraula clau.

Els símbols també han estat usats en lloc dels nombres, reemplaçant lletres o síl·labes. Un exemple d'això és l'alfabet Zodíac, on els símbols del zodíac s'utilitzen per representar diferents lletres, per exemple, els símbols del sol substituirien l'A, Júpiter a la B, Saturn al C. Els punts, les línies o els guions també poden usar-se, un exemple seria el Codi morse, que encara que realment no és un xifratge, fa servir punts i guions per representar lletres. El xifratge francmaçó utilitza un sistema de quadrícula o línies i punts per establir símbols per a cada lletra. Hi ha otos mètodes que inclouen la substitució de lletres de l'alfabet per símbols o punts i guions.


Xifratge per transposició[modifica | modifica el codi]

En un xifratge per transposició, les lletres no es canvien per altres sinó que es canvia l'ordre d'aquestes. L'ordre és alterat d'acord amb un esquema ben definit. Molts xifratges per transposició es basen en un disseny geomètric. Un simple (i de nou fàcil de decodificar) mètode de xifratge és el d'escriure una paraula girar d 'esquena (de darrere cap endavant). Per exemple: "Hola el meu nom és Pepa" seria "aloH im erbmon es APEP". Una escítala és un instrument pot ajudar en el mètode de xifratge per transposició.

En un xifratge amb forma de columna, el missatge original estarà limitat a un rectangle, d'esquerra a dreta i de dalt a baix. Després, s'escull una clau per assignar un número a cada columna del rectangle per determinar l'ordre. El número corresponent a la lletra de la clau estarà determinat per la seva posició en l'alfabet, per exemple. A és 1, B és 2, C és 3, etc. Per exemple si la paraula clau és CAT ("gat" en anglès) i el missatge és THE SKY IS BLUE ("El cel és blau" en anglès), el procés seria el següent:

C A T
3 1 20
T H I
S K I
I ES B
L U I

Després, prenem les lletres per ordre numèric i així és com transportaríem el missatge. Prenem la columna sota de la A primer, després la columna de C, i finalment la columna de T, i com a resultat el missatge "The sky is blue" passaria a ser: HKSUTSILEYBE

En el mètode de xifratge per transposició Xinès, les lletres del missatge són escrites de dreta a esquerra i de baix a dalt en columnes. Després, començant la primera filera, les lletres es prenen per obtenir el nou text xifrat. Per exemple, si el missatge que volem codificar és THE DOG RAN FAR ("El gos va córrer lluny" en anglès), el xifratge xinès seria així:

R R G T
A A O H
F N D E

El text xifrat es llegiria: RRGT AAOH FNDE

Molts xifratges per transposició tenen aquests dos exemples, normalment inclouen l'ordenament de les lletres en files i columnes i després es prenen d'alguna manera sistemàtica per trasportarlas. Altres exemples són el "Paral·lel vertical" i el "Xifratge de transposició doble".

Alguns algorismes més complexos poden formar barrejant xifratges per substitució i per transposició en un xifratge per producte, el modern xifratge per blocs així com el DES que reitera en diverses fases de la substitució i de la transposició.

Criptoanàlisi dels xifratges clàssics[modifica | modifica el codi]

Els xifratges clàssics són normalment bastant fàcils de desxifrar. Molts dels xifratges clàssics poden ser decodificats fins i tot si l'atacant només coneix alguna cosa del text xifrat i així seran susceptibles d'un atac de text xifrat conegut. Alguns xifratges clàssics (com el Xifratge César) tenen petits espais clau. Aquests xifratges poden ser decodificats per un atac de força bruta, que és simplement provar amb totes les combinacions. Els xifratge per substitució poden tenir un gran espai clau, però són susceptibles a una anàlisi de freqüències, ja que per exemple les lletres més freqüents en un text correspondrien a les més freqüents en un text xifrat. Els xifratges polialfabàtics com el xifratge de Vigenère prevé d'una simple anàlisi per freqüències utilitzant diverses substitucions. De tota manera, tècniques més avançades com el mètode Kasiski poden desxifrar aquests tipus de xifratges.

D'altra banda, els xifratges moderns estan dissenyats per suportar atacs més potents que atacs per només text xifrat. Un bon xifratge modern ha d'estar segur davant atacs potencials com text conegut d'atac i atacs de text triat així com els atacs de text xifrat escollit. Per això l'atacant que vulgui desxifrar el text no haurien de poder trobar la clau fins i tot si sap una gran part del text i del text xifrat corresponent i fins i tot si el pot aplicar-lo. El xifratge clàssic no satisfà aquests objectius de seguretat i per això no és utilitzat en aplicacions serioses.

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Referències[modifica | modifica el codi]

Bibliografia[modifica | modifica el codi]

  • Singh, Simón. The Code Book The Science of Secrecy from Ancient Egypt to Quantum *Cryptography. Nova York: Anchor, 2000.
  • D'Agapeyeff, Alexander. Codes and Ciphers. Oxford UP, 1939.
  • Laffin, John. Codes and Ciphers: Secret Writing through the Ages. Abelard-Schuman, 1964.
  • Wrixon, Fred B. Codes, Ciphers, and Secret Languages. Nova York: Bonanza Books, 1989.

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]