metode criptografice bazate pe substitutie rev 02
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7/25/2019 Metode Criptografice Bazate Pe Substitutie Rev 02
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UNIVERSITATEA TITU MAIORESCU DIN BUCURESTI
FACULTATEA DE INFORMATICA
METODE CRIPTOGRAFICE BAZATE PE SUBSTITUTIE
MASINI SI DISPOZITIVE
Profesor indrumaor!
Asis" Uni#" Drd" Vio$ea OPRIS
Sundei ! %U&%AN Lu'ian %r ()*
PINTILIE %a+rie$ %r (),
MANU Mi-ai Adrian %r (),
1
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Cifruri poligrafice de u!"i"u"ie
Cifruri de substitutie omofonica (homophonic substitution ciphers)
Sun 'ifruri$e de su+siuie in 'are un 'ara'er a$ a$fa+eu$ui mesa.u$ui in '$ar
/a$fa+e 0rimar1 0oae sa ai+a mai mu$e re0re2enari"
Ideea ui$i2aa in a'ese 'ifruri ese uniformi2area fre'#ene$or de a0ariie a
'ara'ere$or e3u$ui 'ifra /a$fa+e se'undar14 0enru a in5reuna aa'uri$e
'ri0ana$ii'e"
Asfe$4 $iera A 6 'u 'ea mai mare fre'#ena de a0ariie in a$fa+eu$ 0rimar 6 0oae fi
in$o'uia 'u F4 7 sau 8"
Con'$u2ii!
9desi mai 5reu de s0ar de'a 'ifruri$e de su+siuie sim0$e /monoa$fa+ei'e14 e$e
nu mas'-ea2a oa$ 0ro0rieai$e saisi'e a$e mesa.u$ui in '$ar"
9 in 'a2u$ unui aa' 'u e3 in '$ar 'unos'u4 'ifru$ se s0ar5e e3rem de usor"
9: aa'u$ 'u e3 'ifra ese mai difi'i$4 dar unui 'a$'u$aor ii #a $ua doar 'ae#a
se'unde 0enru a$ s0ar5e"
Penru a a#ea o ima5ine de ansam+$u o+ser#am 'a a#em rei mari forme de as'rie se'ree! Se5ano5rafia4 Coduri4 Cifruri si ;as-
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Cifrul de u!"i"u"ie #u!"i"u"io$ cip%er&ese 'ifru$ +$o' $a 'are fie'are
'ara'er sau 5ru0 de 'ara'ere a$e e3u$ui in '$ar ese su+siui 'u un a$ 'ara'er
sau 5ru0 de 'ara'ere in e3u$ 'ifra4 des'ifrarea fa'andu
9 '-eia /a'eeasi $a 'ri0are 'a si $a de'ri0are1 'onsa in numaru$ 'are indi'a
de0$asarea a$fa+ei'a C ? aM @ + /mod N1 unde!
ase numese fa'orde am0$ifi'are>
!'oefi'ien de de0$asare>
M e3 in '$ar /mesa.1
Ce3u$ 'rifra
Fa'and 'ores0ondena +iuni#o'a inre $iere$e a$fa+eu$ui $ain /N?,1 si
e'-i#a$ene$e $or numeri'e )4 4 4 "4 *4 'ifru$ $ui Cesar se 0oae s'rie 'onform
a+e$u$ui !
C#$i&* $i+,#(od-.&
Te3 '$ar ! A B C D E F % ; I 8 L M N O P G R S T U V H J &
Te3 'ifra ! D E F % ; I 8 L M N O P G R S T U V H J & A B C
E3em0$u! Ce$e+ru$ VENI VIDI VICI4 de#ine
0rin 'ri0are ! J;GL JL%L JLFL"
B) Cifrul lui Pol/!iu ese un 'ifru su+siuie" Liere$e a$fa+eu$ui $ain sun ase2ae
inr
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1 V 7 8 9 Z
E3em0$u!
Mesa.u$! A SOSIT TIMPUL
se ransforma du0a 'ifrare in!
(KK((KKKK KKK(*(*K("
O+ser#aie! Codu$ 0oae fi s'-im+a 0rin rearan.area $iere$or in 0arau$
*3*"
A'es 'ifru nu ese in rea$iae un 'ifru de se'uriae> e$ se ui$i2ea2a adesea in
0osuri$e de ui$i2aori de reea 0enru a as'unde e3e 0oenia$ ofensi#e"
Con'$u2ie! Cifruri$e de su+siuie monoa$fa+ei'a 0o fi s0are 'u usurina deoare'e
fre'#ene$e $iere$or a$fa+eu$ui nu se s'-im+a in e3u$ 'ifra faa de e3u$ in '$ar"
-& Cifruri de u!"i"u"ie o(ofo$ica #%o(op%o$ic u!"i"u"io$ cip%er&
Sun 'ifruri$e de su+siuie in 'are un 'ara'er a$ a$fa+eu$ui mesa.u$ui in '$ar
/a$fa+e 0rimar1 0oae sa ai+a mai mu$e re0re2enari" Ideea ui$i2aa in a'ese 'ifruri
ese uniformi2area fre'#ene$or de a0ariie a 'ara'ere$or a$fa+eu$ui e3u$ui 'ifra
/a$fa+e se'undar14 0enru a in5reuna aa'uri$e 'ri0ana$ii'e"
Asfe$4 $iera A 6 'u 'ea mai mare fre'#ena de a0ariie in a$fa+eu$ 0rimar < 0oae fi
in$o'uia 'u F4 7 sau 8"
Con'$u2ii!
9 desi mai 5reu de s0ar de'a 'ifruri$e de su+siuie sim0$e /monoa$fa+ei'e14 e$e
nu mas'-ea2a oa$ 0ro0rieai$e saisi'e a$e mesa.u$ui in '$ar >
K ( ) K ( ) K ( )
Cu#an '-eie M O N A M O N A M O N A
Te3 in '$ar A S O S I T T I M P U L
Te3 'ifra M % B S U ; % I J D ; L
9 in 'a2u$ unui aa' 'u e3 in '$ar 'unos'u4 'ifru$ se s0ar5e e3rem de usor
9 aa'u$ 'u e3 'ifra ese mai difi'i$4 dar unui 'a$'u$aor ii #a $ua doar 'ae#a
se'unde 0enru a
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,& Cifruri de u!"i"u"ie poligra(ica #pol/gra( u!"i"u"io$ cip%er& se o+in
su+siuind +$o'uri de 'ara'ere a$e a$fa+eu$ui 0rimar < numie 0o$i5rame < 'u a$e
+$o'uri de 'ara'ere4 de e3em0$u!
ABA RTG
SLL ABB
Ui$i2ari!
: Cifru$ P$afair4 in#ena in *K4 a fos ui$i2a in An5$ia4 in im0u$ 0rimu$ui ra2+oi
mondia$>
: Codu$ de 'om0resie ;uffman4 +a2a 0e a'e$asi 0rin'i0iu4 0oae fi ui$i2a dar ese
nesi5ur"
0& Cifruri de u!"i"u"ie polialfa!e"ice sun formae din mai mu$e 'ifruri de
su+siuie sim0$e" Au fos in#enae de Leon Baisa4 in *," Dinre a'esea #om
amini 0e doua dinre 'e$e mai 'e$e+re si anume 'e$e a$e $ui Tri-emius si Vi5enere"
A) Cifrul lui Tri"%e(iuese un 'ifru 0o$ia$fa+ei'" A$fa+eu$ ese dis0us 0e , de $inii
numeroae de $a ) $a *4 unde numaru$ de ordine a$ $iniei indi'a numaru$ de
'ara'ere 'u 'are se de0$asea2a 'i'$i' a$fa+eu$ s0re drea0a" Linia numeroaa 'u )
'onsiuie o'mai a$fa+eu$ in ordinea iniia$a"
A'es 'ifru 0oae fi ui$i2a asfe$! 0rimu$ 'ara'er se 'ifrea2a se$e'andu
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Mai ar2iu4 $a #reo rei2e'i si doi de ani4 Vi5enere 'onsidera 'a a a'umu$a
desu$a a#ere 0enru a
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Pas ! Penru a 'ri0a 0rima $iera din 'u#an4 se 'aua in mari'e 0e $inia 0e 'are se
af$a a$fa+eu$ 'are in'e0e 'u $iera 'ores0un2aoare din '-eie /A1 'ara'eru$ 'are
'ores0unde 'o$oanei 'are in'e0e 'u 0rima $iera din 'u#an /M1" Cara'eru$ asfe$
o+inu re0re2ina 'odifi'area 0rimu$ui 'ara'er din 'u#an"
Pas (! Se re0ea 0asu$ 0ana 'and se ermina de 'ri0a inre5 e3u$"
Vi5enere a $un5i '-eia 0rin re0eiie asfe$ in'a a'easa sa se 0ori#eas'a $un5imii
mesa.u$ui in '$ar" A'es $u'ru ese ne'esar deoare'e $un5imea '-eii 0oae diferi de $a
o 'ifrare
Exemplu de patrat Vigenere.
In a+e$u$ de mai sus am 0re2ena un 0ara Vi5enere a$'aui din , de
a$fa+ee" Cauarea se fa'e du0a '-eie 0e $inii si mesa.u$ ese 'ifra 0e 'o$oane du0a
a$fa+eu$ de sus"
A'easa forma de 'ifrare ese deose+ia deoare'e ea 'onine mai mu$e
e$emene 'are forifi'a si5urana 'ifru$ui" In 0rimu$ rand se 0oae o+ser#a 'a o $iera'are a0are de mai mu$e ori in e3u$ 'ifra 0oae re0re2ena de fie'are daa o $iera
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diferia in e3u$ '$ar" La fe$ de mu$ indu'e in eroare si fa0u$ 'a o $iera 'are a0are de
mai mu$e ori in e3u$ '$ar 0oae fi re0re2enaa 0rin $iere diferie in e3u$ 'ifra" Cifru$
VI%ENERE admie si un numar imens de '-ei"
E30edioru$ si desinaaru$ 0o sa 'ada de a'ord asu0ra ori'arui 'u#an din
di'ionar4 asu0ra ori'arei 'om+inaii de 'u#ine sau 'u#ine in#enae 0enru a a$'aui
'-eia" Un aa' 0rin fora +rua de a 'aua oae '-ei$e 0osi+i$e nu are o so$uie in im0
'om0uaiona$ ni'i 0e siseme$e informai2ae din 2i$e$e noasre"
Mun'a $ui Vi5enere s
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Metode de substitutie
Cri0area unui e3 fo$osind un 'ifru 0o$i5rafi' de su+siuie se fa'e nu 0rin
in$o'uirea unei sin5ure $iere 'u un sim+o$ 0re'um in su+siuii$e sim0$e4 'i 0rin
in$o'uirea unui 5ru0uri de $iere rea$i2and un 'ifru dia5rafi'"
A#ana.u$ a'esui mod de 'ri0are ese fa0u$ 'a fre'#ena unui anumi 5ru0 de
$iere ese mu$ mai mare de'a a0ariia a'e$or $iere in mod indi#idua$"
De asemenea dinr
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< se s'riu numere$e in 0ere'-i de 'ae in'e0and 'u 0rima $inie si mer5and o 0e
$inie
( K (( K* K K (( ( * ( (* ( * * K* K
< se ia din mari'e $iera e'-i#a$ena fie'arei 0ere'-i de numere de mai sus
(
K
((
K*
K
K
((
(
*
(
(*
(
*
*
K*
K
C A D A M T P G M C A B V 8 O 8 E E T P F
Te3u$ re2u$a ese e3u$ iniia$ 'ri0a"
Cifrul Pla/fair
A fos in#ena de 'are C-ar$es H-easone in *K e$ fiind fo$osi in'$usi# in
a$ Doi$ea Ra2+oi Mondia$" Nume$e #ine de $a +aronu$ P$afair 0rieen 'u omu$ de
siina C-ar$es H-easone" Baronu$ ese 'e$ 'are a 'on#ins 5u#ernu$ +riani' sa
ado0e ofi'ia$ a'es 'ifru"
Cifru$ P$afair ese 'onsidera a2i 'a un 'ifru 0rimii# si usor de re2o$#a iar un
'a$'u$aor 0oae de'oda 'u usurina un mesa. doar in 'ae#a se'unde"
Pasii 'are re+uie urmai 0enru 'ri0area unui e3 sun!
Pasu$ ! A$e5em o '-eie 'u oae $iere$e a$fa+eu$ui aran.ae inr
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Azi e luni nu vineri.
Vom fo$osi '-eia!
YO A N P
I Z B C D
EF G H K
LM Q R S
TU V W X
Im0arim e3u$ de 'ri0a in 5ru0e de 'ae doua $iere!
A
Z
I
E
S
T
E
L
U
N
I
N
U
V
I
N
E
R
I
X
Penru a 'ri0a 5ru0u$ de $iere UN $iere$e 'ores0un2aoare 'ri0arii!
YO A N P
I Z B C D
EF G H K
LM Q R S
TU V W X
Se #a a$e5e 0enru $iera U
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Y O A N P
I Z B C D
E F G H K
L M Q R S
T U V W X
Te3u$ 'ri0a #a araa asfe$!
O
B
E
L
L
X
L
T
W
O
C
Y
V
W
C
Y
H
L
D
T
Cifrul Vic
Cifru$ Vi' a fos 'rea in Uniunea So#iei'a" Ese 'onsidera 'a fiind un 'ifru desu$ de
si5ur" A fos des'o0eri din inam0$are inr
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E3em0$u! Vi'orie4 am 'asi5a 0e daa de
Te3u$ 'ri0a #a fi! VFV%F%DDD%VVV%D4 DV%
F%DVVDDDV%%VDVDD ADD A%DVDDDV A%D A
MASINI SI DISPOZITIVE
A#nd in #edere fa0u$ 'a meode$e de su+siuie si 0ermuari re0eae sun
desu$ de 'om0$i'ae s
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Prime$e s0ar5eri a$e masinii Eni5ma au a#u $o' $a in'e0uu$ ani$or () de 'are
maemai'ienii 0o$one2i A$i'en Re.esQi4 er2 Ro2'Qi si ;enrQ &5a$sQ" Cu noro'
si inuiie Re.esQi si e'-i0a $ui au reusi sa 'om0romia masina4 ou$ fiind 0osi+i$ nu
daoria #reunei s'a0ari in 0roie'area masinii 'i de'i2iei nemi$or de a ransmie
re0eii# /de ori1 '-eia"U$erior Eni5ma a fos 0erfe'ionaa4 s0ar5erea ei de#enind 0ra'i'e im0osi+i$a
0enru a'e$e im0uri" Un a0or 'onsidera+i$ in dire'ia s0ar5erii a'esei masini a a#u
A$an Turin54 'are 0roie'ase o masina e$e'rome'ani'a /denumia YBom+e du0a
mode$u$ ori5ina$ 0o$one21 'e 0uea a.ua $a s0ar5erea masinii Eni5ma mai ra0id
de'a Y+om+a din ( a $ui Re.esQi4 din 'are s
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Masina YBom+e 'aua seari 0oenia$ 'ore'e 0enru un mesa. Eni5ma
/adi'a4 ordinea rooare$or4 seari$e rooare$or4 e'"14 fo$osind un fra5men de e3 '$ar
0ro+a+i$" Penru fie'are seare 0osi+i$a a rooare$or /numaru$ ma3im 0osi+i$ fiind de
ordinu$ a ) sari4 sau ) 0enru masini$e Eni5ma de $a U