CaesarCipher

Шифр Цезаря

История и использование

Шифр Цезаря был назван в честь Юлия Цезаря (100–44 гг. до н. э.), который использовал его для секретной военной связи. Шифр Цезаря – это шифр замены. Юлий Цезарь первоначально использовал сдвиг в три раза для шифрования и дешифрования сообщений. Шифрование выполняется с использованием аффинной функции: f(x)=x+b.

Подробное объяснение: Как это работает?

1. Во-первых, каждый символ исходного текста (сообщения, которое нужно зашифровать) преобразуется в число от 0 до 25, соответствующее его положению в латинском алфавите, содержащем 26 букв --> (a = 0, b = 1...z = 25).

2. Затем каждое полученное число преобразуется аффинной функцией (f(x) = 1x + b). «x» представляет число, а «b» определяется во время шифрования. «b» — это ключ, используемый для расшифровки окончательного сообщения.

3. Если мы возьмем все изображения и поместим их в список, мы получим n чисел, соответствующих n символам исходного текста. Следующий шаг заключается в нахождении значений по модулю 26 каждого числа. ( по модулю означает остаток )

Пример: по модулю 4 от 19 равно 3 , потому что 19 = 4 * 4 + 3 С другой стороны, по модулю 26 от 26 равно 0 , потому что 26 = 26 * 1 + 0

1. Таким образом, мы получаем новый список с n элементами, каждый из которых находится в диапазоне от 0 до 25. Все эти цифры преобразуются в буквы латинского алфавита с помощью таблиц ниже.

2. Наконец, мы создаем окончательное сообщение, складывая все буквы рядом.

Шаги 1 и 4 можно выполнить с помощью этих таблиц:

А	Б	С	Д	Э	Ф	Г	ЧАС	я	Дж	К	л	М	Н	О	П	вопрос	Р	С	Т	ты	В	Вт	Х	Да	З
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25

Слабые стороны

• Если злоумышленник знает, что сообщение было зашифровано с использованием шифра Цезаря, он может попробовать все сдвиги (значения b от 1 до 25), чтобы расшифровать сообщение. Это называется методом грубой силы .

• Мы также можем использовать частотный анализ для расшифровки сообщения, поскольку каждая буква шифруется одним и тем же алгоритмом, а наиболее распространенные буквы в английском языке:

Пример

Шифрование

• Сообщение для шифрования: ZATTACKZ
• Используемый сдвиг: 4 (f(x) = 1x + 4)
• Это означает, что b = 4

Используя приведенные выше таблицы, АТАКУ можно записать как: 25 0 19 19 0 2 10 25 Изображения каждого числа:

• е(25) = 29
• е(0) = 4
• е(19) = 23
• е(2) = 6
• е(10) = 14

Новый список: 29 4 23 23 4 6 14 29.

Используя метод по модулю 26 , получаем:

• Мод(29,26) = 3
• Мод(4,26) = 4
• Мод(23,26) = 23
• Мод(6,26) = 6
• Мод(14,26) = 14

Окончательное сообщение — 3 4 23 23 4 6 14 3 , и снова используя таблицы, мы преобразуем их в зашифрованное сообщение:

DEXXEGOD

ZATTACKZ шифруется функцией x + 4 и становится DEXXEGOD .

Расшифровка

Первый метод: знание ключа (значения используемого сдвига)

• Сообщение для расшифровки: DEXXEGOD
• Используемый сдвиг: 4 (f(x) = 1x - 4)
• Это означает, что b = -4

Используя приведенные выше таблицы, DEXXEGOD можно записать как: 3 4 23 23 4 6 14 3 Изображения каждого числа:

• f(3) = -1
• е(4) = 0
• е(23) = 19
• е(6) = 2
• е(14) = 10

Новый список: -1 0 19 19 0 2 10 -1.

Используя метод по модулю 26 , получаем:

• Мод(-1,26) = 25
• Мод(0,26) = 0
• Мод(19,26) = 19
• Мод(2,26) = 2
• Мод(10,26) = 10

Окончательное сообщение — 25 0 19 19 0 2 10 25 , и снова используя таблицы, мы преобразуем их в зашифрованное сообщение:

ЗАТТАКЗ

DEXXEGOD расшифровывается функцией 1x-4 и становится ZATTACKZ .

Второй метод: незнание ключа (значения используемого сдвига)

Это называется метод грубой силы.

• Сообщение для расшифровки: DEXXEGOD

Используя приведенные выше таблицы, DEXXEGOD можно записать как: 3 4 23 23 4 6 14 3

a — число от 0 до 25. (a = 0 означает, что сообщение уже расшифровано)

Используя функцию f(x) = Mod(1x + a, 26):

Мы можем получить все эти результаты:

а	Расшифрованный текст
1	fgzzgiqf
2	гхаахджрг
3	Хиббикш
4	ijccjlti
5	jkddkmuj
6	клелинвк
7	лмфмоул
8	mnggnpxm
9	Ноххокин
10	опиипрзо
11	pqjjqsap
12	qrkkrtbq
13	rsllsucr
14	stmmtvds
15	туннувет
16	увоовксфу
17	vwppwygv
18	wxqqxzhw
19	ксиррие
20	yzsszbjy
21	Заттакз
22	абуубдла
23	bcvvcemb
24	cdwwdfnc
25	dexxegod

Единственный текст, который имеет смысл, — это zattackz, поэтому мы можем сделать вывод, что ключ — 21 (25 — b = 21).

DEXXEGOD расшифровывается функцией f(x) = 1x - 4 или f(x) = 1x + 21 и становится ZATTACKZ .

Реализации

Язык	Шифровать	Расшифровать
С	Цезарь.с	Вскоре
С#	Цезарь.cs	Вскоре
С++	main.cpp	main.cpp
JavaScript	шифровать.js	расшифровать.js
Питон	шифровать.py	расшифровать.py
Быстрый	lib.swift	lib.swift

Менеджеры пакетов

НПМ (для JS):

npm i @cryptoolsorg/caesarcipher