Salausritilä on stensiili , jossa on uritettuja soluja (tehty paperista, pahvista tai vastaavasta materiaalista), jota käytetään tavallisen tekstin salaamiseen. Teksti levitettiin paperiarkille tällaisen kaavaimen kautta tiettyjen sääntöjen mukaisesti, ja tekstin dekoodaus oli mahdollista vain, jos sama kaava oli saatavilla. Varhaisin tunnettu tällainen instrumentti on Cardano Grille , joka on peräisin vuodelta 1550, ja joka käytti suorakaiteen muotoista stensiiliä yksittäisten kirjainten, tavujen tai sanojen kirjoittamiseen ja lukemiseen sitten uritettujen solujen läpi. Pelkän tekstin kirjoitetut katkelmat peittyivät lisäksi sillä, että salattujen fragmenttien väliset aukot täyttyivät merkityksettömillä sanoilla tai kirjaimilla. Tämä muunnos on myös esimerkki steganografiasta .
Cardano-verkko keksittiin salaisen kirjeenvaihdon menetelmäksi. Kryptografiasta tuli tuttu termi salaisille viesteille 1600-luvun puolivälistä lähtien, kunnes tähän aikaan käytettiin yleisesti steganografian käsitettä . Toinen yleinen termi salaiselle kirjeenvaihdolle oli sana cipher, jolla oli englanniksi kaksi kirjoitusasua: cypher ja cipher. Tällä hetkellä kryptografian ja steganografian käsitteet eroavat toisistaan. Sir Francis Bacon asetti salauksille kolme perusehtoa:
Kaikkien kolmen ehdon täyttäminen vaatii vakavaa ponnistelua ja suurta työtä. Ehto 3, joka viittaa steganografiaan, viittaa siihen, että salatun viestin ei pitäisi ihannetapauksessa näyttää siltä ollenkaan. Juuri tämän ehdon Cardanon aikoinaan keksimä hila täytti parhaalla mahdollisella tavalla. Cardano-hilan eri alkuperäisversioita ei kuitenkaan suunniteltu nimenomaan täyttämään ehtoa 3, eivätkä ne pääsääntöisesti täysin täyttäneet ehtoa 2, koska kyky purkaa tekstiä, joka on peitetty millä tahansa salaushilalla, riippuu kryptanalyytikoiden kyvyistä ja taidoista. . Cardanon salausritilän houkuttelevuus oli ennen kaikkea sen helppokäyttöisyys käyttäjien kannalta eli ehdon 1 mukainen.
Kaikkia salauskoodeja ei käytetä kommunikointiin muiden kanssa: tallenteet ja muistiinpanot voidaan pitää salattuna vain tekijänoikeuskäyttöä varten. Esimerkiksi, jos tiivistettä käytetään tiiviin tiedon, kuten avainsanan tai avaimen numeron, suojaamiseen.
Tässä esimerkissä hilassa on kahdeksan epäsäännöllisesti (ihannetapauksessa satunnaisesti) rakotettua solua. Niiden numero vastaa TANGIERS-avainsanan kirjainten määrää. Hila asetetaan arkille, jossa on ruudukko (erityisesti vuorattu paperiarkki), ja kirjaimet kirjoitetaan ylhäältä alas.
Kun ruudukko on poistettu, ruudukko täytetään satunnaisilla kirjaimilla ja numeroilla. Piilotettujen kirjainten (muissa versioissa - numerot ja muut merkit) lukemiseksi sinulla on oltava tekijän salausritilä tai sen kopio. Salausmerkit voivat olla avain monimuotoiseen salaukseen, kuten Giambattista della Porta ehdotti samaan aikaan .
Risti ja verkko varastoidaan erikseen. Jos vain yksi kopio ruudukosta ja yksi kopio ruudukosta, jommankumman menetys on molempien menetys.
Ilmeisesti salaushilaa käyttävän viestinnän tapauksessa lähettäjällä ja vastaanottajalla on oltava sama kopio hilasta. Hilan katoaminen johtaa kaiken salaisen kirjeenvaihdon katoamiseen. Viestien salausta ei voi joko purkaa ja lukea, tai kadonneeseen hilaan päässyt luvaton henkilö voi purkaa ja lukea ne.
Salausritilän käyttöä kehitettiin edelleen menetelmässä, jolla muodostettiin näennäissatunnaisia sekvenssejä olemassa olevasta tekstistä Voynichin käsikirjoituksen yhteydessä . Salauksen aluetta, joka käsittelee salaisen merkityksen erottamista teksteistä, David Kahn kutsui arvoitukseksi. Se sisältää esimerkiksi John Deen teoksia ja Shakespearen teoksiin väitetysti upotettuja salakirjoituksia , mikä todistaa, että ne ovat Francis Baconin kirjoittamia. William Friedman on tutkinut ja kumonnut jälkimmäisen version . [yksi]
Sir Francis Walsingham (1530-1590) käytti salausritilää piilottamaan selkokielisiä kirjeitä kommunikoidessaan agenttiensa kanssa. Hän kuitenkin piti yleensä yhdistelmämenetelmää, joka tunnetaan nimellä nomenclator.[ selventää ] mikä oli tuolloin edistynein salausmenetelmä. Visuaalisesti nimikkeistö oli permutaatiotyökalu, joka loi jotain samanlaista kuin siksak-salaus ja muistutti shakkilautaa.
Uskotaan, että Cardano ei ehdottanut shakkilaudan salausmenetelmää, vaikka tiedetään, että hän oli shakinpelaaja, joka kirjoitti kirjan peleistä. Tavallinen Cardano-hila sisältää mielivaltaisesti tehtyjä koloja-soluja, mutta jos järjestät nämä paikat shakkilaudan valkoisten neliöiden mukaisesti, saat tietyn salauskuvion. Salaus alkaa arkilta - "shakkilaudalta", joka on väärässä paikassa shakin pelaamista varten: vasemmassa yläkulmassa on musta neliö. Viestin ensimmäinen kirjain on kirjoitettu tähän mustaan neliöön, toinen ja jokainen seuraava kirjain johonkin vastaavaan ruutuun. Jos viesti on kirjoitettu pystysuunnassa, se luetaan vaakasuunnassa ja päinvastoin.
32 kirjaimen täyttämisen jälkeen lautaa käännetään 90 astetta pysty- tai vaakasuunnassa (tulos on sama), eli oikeassa asennossa shakin pelaamista varten (vasemmassa yläkulmassa on valkoinen neliö) ja 32 muuta kirjainta ovat kirjoitettuja. Yli 64 kirjaimen pituiset viestit vaativat uuden taulun käännöksen ja toisen paperiarkin. Lyhyemmät viestit täytetään nollakirjaimilla (ns. täyte ). Jokaiseen lisäruutuun laitetaan nolla, eli kaikki tila, joka ei ole täynnä merkkejä, täytetään nolilla.
JMTHHDLISIYPSLUIAOWAE TIEENWAPDENENELGOONNA ITEEFNKERLOONDDNTTENR X
Tämä permutaatiomenetelmä luo muuttumattoman kuvion, eikä se täytä minkään muun tiedon kuin lyhyiden huomautusten salauksen suojausvaatimuksia.
33, 5, 41, 13, 49, 21, 57, 29, 1, 37, 9, 45, 17, 53, 25, 61, 34, 6, 42, 14, 50, 22, 58, 30, 2, 38, 10, 46, 18, 54, 26, 62, 35, 7, 43, 15, 51, 23, 59, 31, 3, 39, 11, 47, 19, 55, 27, 63, 36, 8, 44, 16, 52, 24, 60, 32, 4, 40, 12, 48, 20, 56, 28, 64
Jotta kirjaimet ja muut salatut merkit voidaan piilottaa luotettavasti, tarvitaan toinen permutaatio. Shakkianalogian mukaan salauksen purkureitti voi olla esimerkiksi ritarin siirto. Toinen vaihtoehto on käänteinen spiraali yhdistettynä tiettyyn määrään nollia viestin alun ja lopun täyttämiseksi.
Suorakaiteen muotoiset Cardano-ritilät voidaan sijoittaa neljään asentoon. Shakkilaudan salakirjoituksessa on vain kaksi asentoa, mutta juuri tämä pyörivän hilan muunnelma johti monimutkaisemman hilan kehittämiseen, jossa on neljä asemaa, joita voidaan pyörittää kahteen suuntaan.
Paroni Eduard Fleissner von Wostrowitz , Itävallan ratsuväen eläkkeellä oleva eversti, kuvaili shakkilaudan salakirjoituksen muunnelmaa vuonna 1880, ja sen tangot otettiin käyttöön Saksan armeijassa ensimmäisen maailmansodan aikana. Nämä hilat on usein nimetty Fleisnerin mukaan, vaikka hän käytti materiaalia saksalaisesta teoksesta, joka julkaistiin Tübingenissä vuonna 1809 Klüberin toimesta, joka, kuten Helen Gaynes , piti tämän hilan muodon Cardanon ansioksi [2] .
Bauer huomauttaa, että samanlaisia ritilöitä käytettiin jo 1700-luvulla, esimerkiksi vuonna 1745 Stadtholder Wilhelm IV:n hollantilaisen johdolla. Myöhemmin vuonna 1796 matemaatikko C.F. Hindenburg tutki pyöriviä hiloja systemaattisemmin: "[näitä hiloja] kutsutaan usein Fleisner-hiloiksi, koska niiden historiallisesta alkuperästä ei tiedetä."
Yksi Fleissner-hilan muoto sisältää 16 rei'itystä 8×8 hilassa - 4 reikää jokaisessa kvadrantissa. Jos kunkin kvadrantin ruudut on numeroitu 1:stä 16:een, kaikkia 16 numeroa saa käyttää vain kerran salauksessa, mikä mahdollistaa suuren määrän reikien sijoitusvaihtoehtoja.
Verkossa on neljä sijaintia - pohjoinen, itä, etelä, länsi. Jokaisessa asennossa on mahdollista käyttää 16:ta 64 ruudusta. Salaus asettaa arkille ruudukon ja kirjoittaa muistiin viestin 16 ensimmäistä kirjainta. Kääntämällä sitten ruudukkoa 90 astetta, kirjoittaa toisen 16 ja niin edelleen, kunnes ruudukko on täynnä.
Periaatteessa on mahdollista rakentaa erikokoisia hiloja; kuitenkin, jos yhden kvadrantin neliöiden määrä on pariton, vaikka summa olisi parillinen luku, yhden neljänneksen tai osion on sisällettävä ylimääräinen rakosolu. Fleissner-hilan havainnollistamiseksi koko 6x6 on usein otettu esimerkkinä tilallisen yksinkertaisuuden vuoksi; soluvälien lukumäärä yhdessä neljänneksessä on 9, joten kolmessa kvadrantissa on 2 soluväliä ja yhdessä kvadrantissa on oltava 3. Soluvälille ei ole standardimallia; käyttäjä on luonut ne yllä kuvatulla tavalla luodakseen "vahvan sotkun", toisin sanoen salauksen, jota on vaikea tulkita.
Tämä menetelmä sai laajaa tunnustusta, kun Jules Verne käytti pyörivää arinaa juonilaitteena romaanissaan Matthias Szandor , joka julkaistiin vuonna 1885. Verne törmäsi tähän ajatukseen Fleisnerin kryptografian käsikirjassa, joka julkaistiin vuonna 1881.
Fleisner-säleikköjä valmistettiin erikokoisina ensimmäisen maailmansodan aikana, ja Saksan armeija käytti niitä vuoden 1916 lopulla [3] . Jokaisella hilalla oli oma koodinimi aakkosten A, B, C, D, E, F kirjainsarjan mukaan: 5 × 5 - ANNA; 6×6 - BERTA; 7 × 7 - CLARA; 8×8 - DORA; 9×9 - EMIL; 10×10 - FRANZ. Hiloja käyttävän salauksen luotettavuus oli kuitenkin riittämätön, ja neljän kuukauden kuluttua niistä luovuttiin.
Turvallisempi tapa määrittää käytetyn hilan koko oli lisätä avainkoodi salatekstin alkuun: E = 5; F = 6 jne. aakkosten kirjaimen sarjanumeron mukaisesti. Lisäksi salauksen purkamisen monimutkaisuus varmisti se, että hilaa voitiin pyörittää mihin tahansa suuntaan, eikä alkuasennon tarvinnut olla POHJOIS. Ilmeisesti viestien välitysmenetelmä on lähettäjän ja vastaanottajan välinen sopimus ja se voi toimia tietyn aikataulun mukaisesti.
Seuraavissa esimerkeissä kaksi salatekstiä sisältävät saman viestin. Ne perustuvat malliruudukkoon ja alkavat POHJOIS-asennosta, mutta toinen teksti muodostuu kiertämällä ruudukkoa myötäpäivään ja toinen vastapäivään. Salateksti voidaan lukea sekä vaaka- että pystysuunnassa.
MYÖTÄPÄIVÄÄN
ITIT ILOH GEHE TCDF LENS IIST FANB FSET EPES HENN URRE NEEN TRCG PR&I ODCT SLOE
VASTAPÄIVÄÄN
LEIT CIAH GTHE TIDF LENB IIET FONS FSST URES NEDN EPRE HEEN TRTG PROI ONEC SL&C
Vuonna 1925 Italian sotilasviestintäjoukoissa palvellut Luigi Sacco alkoi kirjoittaa salakirjoituskirjaa, Cryptographic Concepts (Nozzioni di crittografia) joka sisälsi tutkimuksen ensimmäisen maailmansodan koodeista. Hän huomautti, että Fleisnerin menetelmää voidaan soveltaa liike- tai transponointisalauksiin, kuten Delastel- salaukseen , Bifid tai nelikvadraattisalaukseen [ , mikä lisää merkittävästi salauksen turvallisuutta ja luotettavuutta.
Ruudukkosalaukset ovat myös hyödyllinen tapa kääntää kiinalaisia merkkejä; ne välttävät sanojen transkriptiota aakkos- tai tavumerkeiksi, joihin voidaan soveltaa muita salauksia (kuten korvaussalauksia ) .
Ensimmäisen maailmansodan jälkeen konesalaus ilmestyi, yksinkertaiset salauslaitteet vanhentuivat ja hilasalaukset poistuivat käytöstä paitsi amatööritarkoituksiin. Siitä huolimatta hilat tarjosivat alkuperäiset ideat transpositiokoodeille, jotka heijastuvat nykyaikaiseen kryptografiaan.
Salausongelmana vuonna 1939 annettu salakirjoittamaton D' Agapeevin salaus sisältää 14×14 dynomia ja perustuu mahdollisesti Saccon ajatukseen transponoivan salatekstin kuljettamisesta hilan kanssa.
Grid -jakelu, esimerkki monimutkaisesta avaintenvaihto -ongelmasta , voidaan helpottaa ottamalla helposti saatavilla oleva kolmannen osapuolen ruudukko sanomalehtiristisanatehtävän muodossa. Vaikka tiukasti ottaen tämä muoto ei ole salaushila, se muistuttaa shakkilautaa, jossa on offset-mustat neliöt, ja sitä voidaan käyttää Cardano-hilana. Viestin teksti voidaan kirjoittaa vaakasuunnassa valkoisiin neliöihin, kun taas salateksti voidaan kirjoittaa pystysuoraan tai päinvastoin.
CTATI ETTOL TTOEH RRHEI MUCKE SSEEL AUDUE RITSC VISCH NREHE LEERD DTOHS ESDNN LEWAC LEONT OIIEA RRSET LLPDR EIVYT ELTTD TOXEA E4TMI GIUOD PTRT1 ENCNE ABYMO NOEET EBCAL LUZIU ONUYKTOONT YOUNTOO
Saccon havainnon mukaan tällä menetelmällä tulkitaan transpositiivinen kirjoitus, kuten Playfair square . Päivälehtien ristisanatehtävät ovat myös mahdollinen avainsanalähde. Tietyn kokoisessa ruudukossa on sana jokaiselle kuukauden päivälle, ja neliöt on numeroitu.
Cardanon alkuperäinen ruudukko oli epistolaarinen laite[ selventää ] herrasmiesten henkilökohtaisessa kirjeenvaihdossa[ ketä? ] . Kaikki epäilyt sen käytöstä voivat johtaa hakuihin ja yrityksiin löytää piilotettuja viestejä, vaikka piiloviestejä ei olisi ollutkaan, ja tämä epävarmuus hämmensi kryptanalyytikot.[ määritä ] . Koska mielivaltaisen ruudukon kirjaimet ja numerot voivat olla muodoltaan ilman sisältöä[ selventää ] , salauksen purkamisesta kiinnostuneen osapuolen päätavoite oli salausritilän kopion hankkiminen.
Cardano-hilan myöhemmissä versioissa on ongelmia, jotka ovat yhteisiä kaikille transpositiokoodeille. Taajuusanalyysi osoittaa normaalin kirjainten jakauman ja ehdottaa kieltä, jolla selväteksti on kirjoitettu [4] . Ongelma, joka on helppo ilmaista, mutta ei niin helppo ratkaista, on permutaatiomallin tunnistaminen ja siten salatekstin purkaminen. Useiden viestien kirjoittaminen samalla hilalla tekee tehtävästä paljon helpompaa.
Ellen Gaines analysoi käsisalauksia ja niiden kryptausanalyysiä käsittelevässä työssään transponointisalauksia yksityiskohtaisesti ja omisti luvun pyörivälle hilalle [2] .