Hvordan tager man højde for, at man pakker rundt i en skiftcifre?
Inden for klassisk kryptografi er skiftkrypteringen en enkel og meget brugt krypteringsteknik. Det fungerer ved at flytte hvert bogstav i klarteksten med et fast antal positioner i alfabetet. For at tage højde for omvikling, hvor skift ud over slutningen af alfabetet ville resultere i en løkke tilbage til begyndelsen, anvendes modulær aritmetik. Specifikt anvendes moduloperationen, betegnet som "mod K", hvor K repræsenterer værdien af nøglen, dvs. antallet af positioner, bogstaverne er forskudt.
Modulær aritmetik er en matematisk operation, der behandler resten, når man dividerer et tal med et andet. I tilfælde af forskydningschifferet sikrer moduloperationen, at det resulterende forskudte bogstav altid er inden for rækkevidden af gyldige alfabetiske tegn. Ved at tage modulet for den forskudte position med alfabetets størrelse (typisk 26 for engelsk), sikrer vi, at det forskudte bogstav ombrydes om nødvendigt.
Lad os f.eks. overveje en skift-ciffer med en nøgleværdi på 3. Hvis vi krypterer bogstavet 'A', som har en numerisk repræsentation af 1, ved at flytte det tre positioner, ville vi opnå bogstavet 'D'. Men hvis vi fortsætter med at flytte 'Z' med tre positioner, vil vi overskride rækkevidden af gyldige alfabetiske tegn. For at håndtere denne indpakning bruger vi moduloperationen. Den forskudte position af 'Z' ville være (26 + 3) mod 26, hvilket er lig med 3. Derfor ville 'Z' ombrydes til 'C'.
Anvendelse af modulær aritmetik i skiftkrypteringen sikrer, at krypterings- og dekrypteringsprocesserne er reversible. Ved dekryptering bruges den samme nøgleværdi, men med et negativt fortegn for at flytte bogstaverne i den modsatte retning. Modulus-operationen garanterer, at det dekrypterede bogstav vil ombrydes korrekt, hvilket gendanner den originale klartekst.
Brugen af mod K i Shift-chifferet giver mulighed for at ombryde, hvilket sikrer, at de forskudte bogstaver forbliver inden for rækkevidden af gyldige alfabetiske tegn. Denne teknik er afgørende for at opretholde reversibiliteten af krypterings- og dekrypteringsprocesserne, hvilket muliggør sikker transmission af information.
Andre seneste spørgsmål og svar vedr Grundlæggende om EITC/IS/CCF klassisk kryptografi:
- Blev offentlig-nøgle-kryptografi introduceret til brug i kryptering?
- Kaldes sættet af alle mulige nøgler i en bestemt kryptografisk protokol for nøglerummet i kryptografi?
- I en skiftchiffer, erstattes bogstaverne i slutningen af alfabetet med bogstaver fra begyndelsen af alfabetet i henhold til modulær aritmetik?
- Hvad bør en blokchiffer indeholde ifølge Shannon?
- Blev DES-protokollen introduceret for at forbedre sikkerheden i AES-kryptosystemer?
- Afhænger sikkerheden af blokchiffere af at kombinere forvirrings- og diffusionsoperationer mange gange?
- Skal krypterings- og dekrypteringsfunktionerne holdes hemmelige for at kryptografiprotokollen kan forblive sikker?
- Kan kryptanalyse bruges til at kommunikere sikkert over en usikker kommunikationskanal?
- Hører internet, GSM og trådløse netværk til de usikre kommunikationskanaler?
- Er en udtømmende nøglesøgning effektiv mod substitutionschiffere?
Se flere spørgsmål og svar i EITC/IS/CCF Classical Cryptography Fundamentals