Симметричные аддитивные шифры — это один из классов криптографических алгоритмов, которые широко используются для защиты конфиденциальности данных в информационных системах. Они относятся к симметричным алгоритмам, так как используют один и тот же ключ для шифрования и расшифрования информации.
В этой статье мы рассмотрим различные виды симметричных аддитивных шифров, а также принципы работы каждого из них. Основным принципом работы таких шифров является простое действие над символами или битами информации путем их сложения с определенным ключом. При этом каждому символу или биту информации ставится в соответствие уникальное значение, которое используется в процессе шифрования и расшифрования.
Симметричные аддитивные шифры можно разделить на несколько категорий в зависимости от способа преобразования и обработки информации. К ним относятся блочные шифры, поточные шифры и псевдослучайные генераторы. Каждая из этих категорий имеет свои особенности и применяется в различных областях криптографии.
Классификация симметричных аддитивных шифров:
Симметричные аддитивные шифры относятся к классу алгоритмов шифрования, где для зашифрования и расшифрования используется один и тот же ключ.
Существует несколько видов симметричных аддитивных шифров, каждый из которых имеет свои принципы работы и набор функций.
Одним из видов симметричных аддитивных шифров является шифр Цезаря. Этот шифр основан на принципе сдвига каждой буквы в сообщении на определенное количество позиций в алфавите. Например, изначальная буква «А» может быть заменена на букву «Г» при сдвиге на две позиции. Шифр Цезаря относится к простейшим шифрам, но при этом является криптографически небезопасным из-за незначительности ключа.
Другим видом симметричных аддитивных шифров является шифр Виженера. Этот шифр использует ключевое слово, которое повторяется до тех пор, пока оно не станет равным длине сообщения. Затем каждая буква сообщения соответственно заменяется буквой из ключевого слова, используя таблицу Виженера. Шифр Виженера считается более безопасным, так как длина ключа может быть любой.
Третьим видом симметричных аддитивных шифров является шифр Плейфера. Он использует таблицу Плейфера, состоящую из двух размерностей, где каждая буква алфавита заменяется соответствующей парой координат. Для шифрования и расшифрования используются правила перемещения по таблице. Шифр Плейфера также считается более криптографически надежным, чем шифр Цезаря.
Независимо от вида симметричного аддитивного шифра, все они имеют одно общее свойство — для декодирования сообщения необходимо знать ключ. Именно поэтому важно обеспечить надежность хранения ключа и защитить его от несанкционированного доступа.
Виды аддитивных шифров
Простой аддитивный шифр
Простой аддитивный шифр — это наиболее базовый тип аддитивных шифров. Он основан на простом принципе замены каждой буквы в открытом тексте другой буквой с помощью сдвига в алфавите. Шифрование и дешифрование выполняются путем сложения или вычитания определенного числа от порядкового номера каждой буквы.
Мультипликативный аддитивный шифр
Мультипликативный аддитивный шифр — это расширение простого аддитивного шифра, которое добавляет дополнительную операцию — умножение числа на ключ. Это позволяет увеличить степень хаотичности шифрования и обеспечить более надежную защиту данных.
Аффинный аддитивный шифр
Аффинный аддитивный шифр — это комбинация простого аддитивного шифра и мультипликативного аддитивного шифра. Он использует два ключа — один для сложения и один для умножения. При шифровании происходит сначала умножение, а затем сложение. Аффинный аддитивный шифр обеспечивает еще большую степень безопасности и сложность взлома.
Вертикальный аддитивный шифр
Вертикальный аддитивный шифр — это модификация простого аддитивного шифра, в которой каждая буква шифруется с использованием своего собственного ключа. Это позволяет улучшить стойкость шифра и обеспечить более надежную защиту данных.
Гомеоморфный аддитивный шифр
Гомеоморфный аддитивный шифр — это специальный вид аддитивного шифра, в котором каждая буква шифруется в соответствии с определенным математическим выражением. Это позволяет выполнять операции над зашифрованными данными без необходимости их расшифрования, что делает шифрование более гибким и эффективным.
Принципы работы симметричных шифров
Симметричные шифры работают на основе общего ключа, который используется как для шифрования, так и для расшифрования информации. Они основаны на принципе замены символов или блоков символов.
Одним из принципов работы симметричных шифров является замена символов. Каждому символу или блоку символов открытого текста соответствует определенный символ или блок символов шифрованного текста. Замены символов могут зависеть от ключа, который определяет правила замены.
Другим принципом работы симметричных шифров является перестановка символов или блоков символов. Перестановка может осуществляться в соответствии с определенным алгоритмом, который определяет порядок размещения символов или блоков символов в шифрованном тексте.
Также симметричные шифры могут использовать комбинацию замены символов и перестановки символов. Это позволяет создать более сложные и надежные алгоритмы шифрования.
Принципы работы симметричных шифров обеспечивают защиту информации путем изменения и перестановки символов в открытом тексте. Ключ определяет правила шифрования, которые восстанавливаются при расшифровании с использованием того же ключа.