Vernam-Vigenère cipher

Vernam-Vigenère cipher , jenis pengganti pengganti yang digunakan untuk penyulitan data. Cipher Vernam-Vigenère dirancang pada tahun 1918 oleh Gilbert S. Vernam, seorang jurutera untuk Syarikat Telefon & Telegraf Amerika (AT&T), yang memperkenalkan varian utama yang paling penting untuk sistem cipher Vigenère, yang diciptakan oleh Perancis abad ke-16 kriptografer Blaise de Vigenère.

Pada masa kerja Vernam, semua pesan yang dikirimkan melalui sistem teleprinter AT&T dikodekan dalam Kod Baudot, kod binari di mana gabungan tanda dan ruang mewakili huruf, angka, atau simbol lain. Vernam mencadangkan cara untuk memperkenalkan persamaan pada kadar yang sama di mana ia dikurangkan oleh kelebihan di antara simbol-simbol mesej, sehingga melindungi komunikasi dari serangan cryptanalytic. Dia melihat bahawa berkala (serta maklumat frekuensi dan korelasi intersymbol), yang mana kaedah penyahsulitan sebelumnya dari sistem Vigenère yang berbeza telah bergantung, dapat dihapuskan jika rangkaian tanda dan spasi (kunci berjalan) secara rawak bercampur dengan penyulitan untuk menghasilkan apa yang dikenali sebagai stream atau streaming cipher.

Namun, ada satu kelemahan serius dalam sistem Vernam. Ia memerlukan satu simbol kunci untuk setiap simbol mesej, yang bermaksud bahawa komunikator harus menukar kunci yang tidak besar sebelumnya - iaitu, mereka harus menukar kunci dengan selamat seperti pesan yang akhirnya mereka kirimkan. Kunci itu sendiri terdiri daripada pita kertas yang ditebuk yang dapat dibaca secara automatik sementara simbol ditaip pada papan kekunci teletypewriter dan dienkripsi untuk penghantaran. Operasi ini dilakukan secara terbalik menggunakan salinan pita kertas di teletypewriter penerima untuk mendekripsi cipher. Vernam pada mulanya percaya bahawa kunci rawak pendek dapat digunakan kembali dengan selamat berkali-kali, sehingga membenarkan usaha untuk menyerahkan kunci sebesar itu, tetapi penggunaan semula kunci tersebut ternyata mudah diserang dengan kaedah jenis yang dirancang oleh Friedrich W. Kasiski,seorang pegawai tentera Jerman abad ke-19 dan cryptanalyst, dalam kejayaannya menyahsulit ciphertext yang dihasilkan menggunakan sistem Vigenère. Vernam menawarkan penyelesaian alternatif: kunci yang dihasilkan dengan menggabungkan dua pita utama yang lebih pendekdigit binari m dan n , atau bit, di mana m dan n tidak mempunyai faktor sepunya selain 1 (mereka relatif utama). Aliran bit yang dikira tidak berulang sehingga m nbit kunci telah dihasilkan. Versi sistem Vernam cipher ini diadopsi dan digunakan oleh Angkatan Darat AS sehingga Mejar Joseph O. Mauborgne dari Corp Isyarat Tentera menunjukkan semasa Perang Dunia I bahawa cipher yang dibina dari kunci yang dihasilkan dengan menggabungkan dua atau lebih pita pendek secara linear dapat didekripsi. dengan kaedah seperti yang digunakan untuk menganalisis ciphers run-key. Karya Mauborgne membawa kepada kesedaran bahawa sistem kunci tunggal Vernam-Vigenère yang berulang tidak mempunyai kekunci tunggal atau dua-kaset adalah cryptosecure. Konsekuensi yang jauh lebih besar daripada kriptologi moden — sebenarnya, idea yang tetap menjadi landasannya — adalah kesimpulan yang ditarik oleh Mauborgne dan William F. Friedman (ketua pasukan tentera AS yang memecahkan sistem penyekat Jepun pada tahun 1935–36) bahawa satu-satunya jenis sistem kriptosistem yang selamat tanpa syarat menggunakan kunci sekali gusWalau bagaimanapun, bukti ini diberikan hampir 30 tahun kemudian oleh penyelidik AT&T lain, Claude Shannon, bapa teori maklumat moden.

Dalam cipher streaming, kuncinya tidak koheren — iaitu, ketidakpastian yang dimiliki oleh cryptanalyst mengenai setiap simbol kunci berturut-turut mestilah tidak kurang daripada rata-rata kandungan maklumat simbol mesej. Lengkung putus-putus dalam gambar menunjukkan bahawa pola kekerapan kejadian mentah hilang apabila teks draf artikel ini dienkripsi dengan kunci onetime rawak. Perkara yang sama berlaku sekiranya frekuensi digraf atau trigraf dibuat untuk ciphertext yang cukup panjang. Dengan kata lain, sistem ini aman tanpa syarat, bukan kerana kegagalan pihak cryptanalyst untuk mencari teknik cryptanalytic yang tepat tetapi kerana dia berhadapan dengan sejumlah pilihan yang tidak dapat diselesaikan untuk mesej kunci atau teks biasa.

Taburan frekuensi untuk teks biasa dan cipher Vigenère yang diulang berulang Huruf teks biasa yang paling kerap diberi nilai 100 dan baki huruf biasa dan huruf ciphertext diberi nilai dari 0 hingga 100 berbanding dengan kekerapan kejadiannya. Oleh itu, huruf yang paling kerap (1 pada skala mendatar) mempunyai nilai 100, sementara huruf paling sering berikutnya (2) mempunyai nilai sekitar 78, dan seterusnya. Ciphertext Vigenère mempunyai taburan yang sangat kurang jelas, walaupun tidak begitu jelas dengan cipher polyalphabetic rawak yang sama rata.