Cifra de César
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 A ação de uma cifra de César é substituir cada letra do texto com um número fixo de casas para baixo do alfabeto. Este exemplo é, com um desvio para a esquerda de três, de modo que um E no texto original torna-se B em texto cifrado. | |
| Detalhe | |
|---|---|
| Estrutura | cifra de substituição |
| Melhor pública criptoanálise | |
Susceptíveis à análise de frequência e ataques de força bruta. | |
Em criptografia , uma cifra de César, também conhecido como cifra de César, a cifra turno, código de César ou Caesar turno, é um dos mais simples e mais amplamente conhecido técnicas de criptografia. É um tipo de cifra de substituição em que cada letra do texto é substituída por uma letra um número fixo de posições abaixo do alfabeto . Por exemplo, com um desvio para a esquerda de 3, D seria substituído por A, E iria tornar-se B, e assim por diante. O método é nomeado após Júlio César , que a utilizou em sua correspondência privada.
O passo de codificação executada por um César cifra é geralmente incorporado como parte de regimes mais complexos, tais como o Vigenère, e ainda tem aplicação moderna no ROT13 sistema. Tal como acontece com todas as cifras de substituição monoalfabéticas, a cifra de César é facilmente quebrada e na prática moderna oferece essencialmente nenhuma segurança de comunicação.
Exemplo
A transformação pode ser representada alinhando-se dois alfabetos; o alfabeto cifrado é o alfabeto normal rotacionado para a esquerda ou para a direita por um determinado número de posições. Por exemplo, aqui está uma cifra de César usando uma rotação à esquerda dos três locais, o equivalente a um deslocamento para a direita de 23 (o parâmetro de deslocamento é usado como o chave):
Plain: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ Cipher: XYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVW
Ao criptografar, uma pessoa olha para cada letra da mensagem na linha "Normal" e escreve a letra correspondente na linha de "cifra". Decifrando é feito em sentido inverso, com um deslocamento para a direita, de 3.
Ciphertext: QEB NRFZH YOLTK CLU GRJMP LSBO QEB IXWV ALD Plaintext: a raposa marrom ataca o cão preguiçoso
A encriptação pode também ser representado usando aritmética modular , primeiro transformando as letras em números, de acordo com o esquema, a = 0, B = 1, ..., Z = 25. Criptografia de uma carta 
por um desvio n pode ser descrito matematicamente como,
A descriptografia é realizada de forma semelhante,
(Existem diferentes definições para o operação de módulo. No exemplo acima, o resultado está no intervalo de 0 ... 25. Isto é, se x + n ou xn não estão na faixa de 0 ... 25, temos que subtrair ou adicionar 26.)
A substituição permanece o mesmo durante toda a mensagem, de modo a cifra é classificado como um tipo de substituição monoalfabético, em oposição a substituição polialfabética.
História e uso
A cifra de César é nomeado após Júlio César , que, de acordo com Suetônio, usou-o com um deslocamento de três para proteger mensagens de significado militar. Enquanto César foi o primeiro uso registrado do presente regime, outras cifras de substituição são conhecidos por ter sido usado anteriormente.
Se ele tivesse alguma coisa confidencial a dizer, ele escreveu em código, que é, por assim que mudar a ordem das letras do alfabeto, que não é uma palavra poderia ser feito. Se alguém quiser decifrar estes, e obter pelo seu significado, ele deve substituir a quarta letra do alfabeto, ou seja, D, para A, e assim com os outros.- Suetônio, A vida de Júlio César 56
Seu sobrinho, Augustus , também usou a cifra, mas com uma mudança de direito de um, e não envolver em torno do início do alfabeto:
Sempre que ele escreveu em cifra, ele escreveu B para A, C para B, eo resto das letras no mesmo princípio, usando AA para X.- Suetônio, Life of Augustus 88
Há evidências de que Júlio César utilizados sistemas mais complicados, bem como, e um escritor, Aulus Gellius, refere-se a um (agora perdido) tratado sobre suas cifras:
Há até mesmo um tratado engenhosamente escrito pelo gramático Probus sobre o significado secreto das letras na composição das epístolas de César.- Aulus Gellius, Sótão Noites 17.9.1-5
Não se sabe como eficaz a cifra de César estava no momento, mas é provável que tenha sido razoavelmente seguro, não menos importante porque a maioria dos inimigos de César teria sido analfabeta e outros teriam assumido que as mensagens foram escritas em uma língua estrangeira desconhecida. Não há nenhum registro naquela época de nenhuma técnica para a solução de cifras de substituição simples. Os primeiros registros datam sobreviventes às obras do século 9 de Al-Kindi no árabe mundo com a descoberta de análise de frequência.
Uma cifra Caesar com um deslocamento de um deles é usado na parte traseira do Mezuzá para criptografar os nomes de Deus . Este pode ser um resquício de uma época anterior, quando o povo judeu não foram autorizados a ter mezuzot. As letras do criptograma-se compreender um religiosamente significativo "nome divino", que Crença ortodoxa detém mantém as forças do mal em cheque.
No século 19, a seção de anúncios pessoais nos jornais, às vezes, ser usado para trocar mensagens criptografadas usando esquemas de criptografia simples. Kahn (1967) descreve casos de amantes envolvidas em comunicações secretas enciphered usando a cifra de César em The Times. Mesmo tão tarde quanto 1915, a cifra de César estava em uso: o exército russo empregou-a em substituição às cifras mais complicadas que provaram ser muito difícil para as suas tropas para dominar; Criptoanalistas alemães e austríacos tiveram pouca dificuldade em descriptografar suas mensagens.
Cifras de César podem ser encontrados hoje em brinquedos para crianças, tais como anéis descodificadores secretos. Uma mudança César de treze é também realizada na ROT13 algoritmo , um método simples de texto obfuscating amplamente encontrado no Usenet e usado para texto obscuro (como o final de uma piada e história spoiler), mas não seriamente utilizado como um método de encriptação.
Uma construção de dois discos rotativos com uma cifra de César pode ser utilizada para encriptar ou desencriptar o código.
O Vigenère usa uma cifra de César com uma troca diferente em cada posição no texto; o valor do desvio é definido utilizando uma palavra-chave de repetição. Se a palavra-chave é tão longo como a mensagem, escolhido aleatória, nunca se torna conhecido por ninguém, e nunca é reutilizado, este é o one-time pad cifra, comprovada inquebrável. As condições são tão difíceis eles são, em efeito prático, nunca alcançou. Palavras-chave mais curta do que a mensagem (por exemplo, " Vitória completa "usado pelo Confederação durante a Guerra Civil Americana ), introduzir um padrão cíclico que pode ser detectada com uma versão estatisticamente avançado de análise de frequência.
Em abril de 2006, fugitivo Chefe da máfia Bernardo Provenzano foi capturado em Sicília em parte porque algumas de suas mensagens, escritas em uma variação da cifra de César, foram quebrados. Cifra de provenzano utilizado números, de modo que "A" seria escrito como "4", "B", como "5", e assim por diante.
Em 2011, Rajib Karim foi condenado no Reino Unido de "crimes de terrorismo" depois de usar a cifra de César para comunicar-se com activistas islâmicos de Bangladesh discutindo planos para explodir da British Airways aviões ou interrompem as suas redes de TI. Embora as partes tiveram acesso a muito melhores técnicas de criptografia (Karim se usado PGP para armazenamento de dados em discos de computador), eles optaram por usar seu próprio esquema vez (implementado em Microsoft Excel) "porque" cafres ", ou não-crentes, sabem sobre ele [isto é, o PGP] por isso deve ser menos seguro".
Quebrando a cifra
| Descriptografia mudança | Plaintext candidato |
|---|---|
| 0 | exxegoexsrgi |
| 1 | dwwdfndwrqfh |
| 2 | cvvcemcvqpeg |
| 3 | buubdlbupodf |
| 4 | attackatonce |
| 5 | zsszbjzsnmbd |
| 6 | yrryaiyrmlac |
| ... | |
| 23 | haahjrhavujl |
| 24 | gzzgiqgzutik |
| 25 | fyyfhpfytshj |
A cifra de César pode ser facilmente quebrado, mesmo em um somente texto cifrado cenário. Duas situações pode ser considerada:
- o atacante sabe (ou suposições) que algum tipo de cifra de substituição simples foi usado, mas não especificamente que é um esquema de César;
- um atacante sabe que uma cifra de César está em uso, mas não sabe o valor da deslocação.
No primeiro caso, a cifra pode ser quebrado usando as mesmas técnicas que para uma cifra de substituição simples, tal como análise de frequência ou palavras padrão. Enquanto resolve, é provável que o atacante rapidamente perceba a regularidade da solução e deduza que a cifra de César é o algoritmo específico empregado.
Na segunda instância, rompendo o esquema é ainda mais simples. Uma vez que há apenas um número limitado de possíveis deslocamentos (26 em Inglês), cada uma pode ser testado por sua vez, em um ataque de força bruta . Uma maneira de fazer isso é escrever um trecho do texto cifrado em uma tabela de todos os turnos possíveis - uma técnica às vezes conhecido como "completar o componente simples". O exemplo dado é para o texto cifrado "EXXEGOEXSRGI"; o texto plano é imediatamente reconhecível por olho em um turno de quatro. Outra maneira de ver este método é que, no âmbito de cada letra do texto cifrado, o alfabeto inteiro é gravado em partida reversa naquela carta. Este ataque pode ser acelerada utilizando um conjunto de tiras preparadas com o alfabeto escrito na ordem inversa. As tiras são então alinhados para formar o texto cifrado ao longo de uma linha, e o texto simples deve aparecer em uma das outras linhas.
Outra abordagem de força bruta é de igualar-se a distribuição das cartas de freqüência. Representando graficamente as frequências das letras no texto cifrado, e por conhecer a distribuição esperada dessas cartas na língua original do texto simples, um ser humano pode facilmente detectar o valor da mudança, olhando para o deslocamento de características particulares do gráfico. Isto é conhecido como análise de frequência. Por exemplo no idioma Inglês a frequência das letras e, t, (geralmente mais freqüente), e Q, Z (tipicamente menos freqüente) são particularmente distinto. Os computadores também podem fazê-lo calculando o quão bem a distribuição de frequência real corresponde-se com a distribuição esperada; por exemplo, a estatística qui-quadrado pode ser usado.
Para texto simples linguagem natural, não vai, com toda a probabilidade, ser apenas um descriptografia plausível, embora para textos muito pequenos, múltiplas opções são possíveis. Por exemplo, o texto cifrado MPQY poderia, plausivelmente, descriptografar, quer " aden "ou" saber "(assumindo que o texto original é em Inglês); da mesma forma," ALIIP "para" bonecos "ou" roda "; e" AFCCP "para" alegre "ou" ânimo "(ver também distância unicidade).
Várias criptografias e decryptions fornecer qualquer garantia adicional. Isso ocorre porque duas criptografias de, digamos, Shift A e B mudar, será equivalente a uma cifra com deslocamento A + B. Em termos matemáticos, a criptografia sob várias chaves forma um grupo .
