رمز سزار چیست؟
توسط Fateme Zahra
در رمزنگاری، رمز سزار (به انگلیسی: Caesar cipher) که با نامهای کد سزار، جابهجایی سزار یا رمز جابهجایی نیز شناخته میشود، یکی از سادهترین و شناختهشدهترین تکنیکهای رمزگذاری است. این رمز یک نوع رمز جانشینی است که در آن هر حرف در متن آشکار با حرف دیگری با فاصلهای ثابت در الفبا جایگزین میشود؛ به این فاصلهٔ ثابت «مقدار انتقال» گفته میشود. برای مثال اگر مقدار انتقال برابر ۳ انتخاب شود و رمزنگاری روی متن با الفبای انگلیسی انجام شود، حرف D به جای حرف A مینشیند، حرف E به جای حرف B مینشیند، و الی آخر. نام رمز سزار از ژولیوس سزار گرفته شدهاست که از آن در ارتباطات محرمانهٔ خود استفاده میکرد. رمزهای جانشینی پیش از ژولیوس سزار هم استفاده میشدند. به عنوان مثال میتوان به رمز اتبش و مربع پولیبیوس اشاره کرد. اما استفاده از انتقال دورانی، نخست به نام ژولیوس سزار ثبت شدهاست. از رمز سزار حتی تا سال ۱۹۱۵ در ارتباطات نظامی استفاده شدهاست. ارتش روسیه از آن به عنوان جایگزینی برای سیستمهای پیچیدهتر که یادگیری آنها برای لشگریان دشوار بود، استفاده میکرد. در نتیجه، تحلیلگران رمز آلمانی و اتریشی پیامهای روسی را به راحتی شنود میکردند.
رمز سزار مانند تمام رمزهای جانشینی تکالفبایی دیگر به راحتی شکسته میشود و در حضور تکنیکهای مدرن رمزگشایی، هیچگونه امنیتی برای ارتباطات فراهم نمیکند. به همین دلیل، این رمز معمولاً به عنوان یکی از اجزای سیستمهای رمزگذاری پیچیدهتر مانند رمز ویژنر استفاده میشود. یک کاربرد مدرن رایج رمز سزار، روت۱۳ است که در تالارهای گفتگوی اینترنتی مورد استفاده قرار میگیرد. روت۱۳ حالت خاصی از رمز سزار است که از میزان انتقال ۱۳ استفاده میکند.
رمز سزار، یک رمز جانشینی تکالفبایی است، به این معنی که در این روش هر حرف از الفبای متن اصلی (الفبای آشکار) با یک حرف از الفبای رمز جایگزین میشود و این جانشینی در تمام متن به صورت یکسان صورت میگیرد. فاصلهٔ رتبهٔ هر حرف از الفبای آشکار و حرف متناظر در الفبای رمز، مقداری است ثابت که به آن «مقدار انتقال» گفته میشود. رابطهٔ بین الفبای آشکار و الفبای رمز را میتوان با همردیف کردن دو الفبا نمایش داد. الفبای رمز درواقع همان الفبای آشکار است که به میزان مشخصی به سمت راست یا چپ چرخانده شدهاست. برای مثال، رمز سزار با چرخش به چپ به میزان انتقال ۳، در جعبهٔ پایین نمایش داده شدهاست. کلید رمز همان مقدار انتقال است که در این مثال برابر با ۳ انتخاب شدهاست
استفادههای اخیر
رمز سزار امروزه در بعضی اسباببازیهای کودکان استفاده میشود. همچنین در الگوریتم روت۱۳ از رمز سزار استفاده میشود. روت۱۳ حالت خاصی از رمز سزار با کلید رمز ۱۳ بر روی الفبای انگلیسی است. با توجه به آنکه الفبای انگلیسی از ۲۶ حرف تشکیل شدهاست، روت ۱۳ وارون خودش است. به این معنی که عملیات رمزگذاری و رمزگشایی عیناً مانند یکدیگر هستند. روت۱۳ در یوزنت بهطور گسترده برای پنهان کردن متن (برای مثال، پاسخ معماها و افشاسازها) استفاده میشود اما کاربردی برای امنیت ارتباط ندارد.
در آوریل ۲۰۰۶، برناردو پروونتسانو پدرخواندهٔ فراری مافیا به دلیل بیدقتی و استفاده از رمز سزار در پیامهای مخفی، شناسایی و دستگیر شد. پروونتسانو در این سیستم از کلید ۳ و برای نوشتن پیام از اعداد به جای حروف استفاده میکرد. به این ترتیب، ۲۱ حرف الفبای ایتالیایی از A تا Z به ترتیب با اعداد ۴ تا ۲۴ جایگزین میشدند. به عنوان مثال، به جای A عدد ۴ نوشته میشد، به جای B عدد ۵ و الی آخر.
در سال ۲۰۱۱ رجب کریم که از رمز سزار برای تماس با یک فعال اسلامگرای اهل بنگلادش و برنامهریزی برای بمبگذاری در هواپیماهای بریتیش ایرویز استفاده کرده بود، محاکمه و به زندان محکوم شد. کریم و همدستش با وجود آشنایی با سیستمهای پیشرفتهتر از قبیل پیجیپی و تروکریپت، از یک نسخهٔ رمز سزار که خودشان در نرمافزار اکسل نوشته بودند استفاده میکردند، چون به باور آنان سیستمهای پیشرفته برای «کفار» شناختهشده بودند.
شکستن رمز
رمز سزار حتی در شرایط حملهٔ متن اصلی به راحتی قابل شکسته شدن است. دو موقعیت زیر میتوانند در نظر گرفته شوند:
۱-حملهکننده میداند یا حدس میزند که نوعی از رمز جانشینی ساده استفاده شدهاست اما مشخصاً نمیداند که رمز سزار است.
۲-حملهکننده میداند که رمز سزار استفاده شدهاست اما مقدار انتقال را نمیداند.
در حالت اول، استفاده از تکنیکهای معمول شکستن رمزهای جانشینی، مانند تحلیل فراوانی، به سادگی نتیجهبخش است. در حین استفاده از این تکنیکها، حملهکننده به راحتی متوجه نظم موجود در سیستم جانشینی و استفاده از رمز سزار خواهد شد.
شکستن رمز در حالت دوم سادهتر از حالت اول است. از آنجا که تعداد ممکن انتقالها محدود است (در زبان انگلیسی ۲۶ حالت ممکن) اعمال حملهٔ جستجوی فراگیر و آزمایش تمام حالات ممکن به سرعت انجام میشود. برای مثال، همانطور که در جدول نشان داده شدهاست، بخشی از متن به همراه تمام انتقالهای ممکن نوشته میشود و ردیف حاوی متن بامعنی به راحتی قابل تشخیص است. در این روش کافی است که زیر هر حرف از متن رمز شده، تمام حروف الفبا به ترتیب نوشته شود. در مثال جدول روبرو، متن رمز شده EXXEGOEXSRGI است و به سادگی میتوان تشخیص داد که کلید رمز استفاده شده برابر با ۴ بودهاست.
روش دیگر، حملهٔ جستجوی فراگیر با کمک تحلیل فراوانی است. در این روش، با مقایسهٔ فراوانی حروف در متن رمز و فراوانی حروف در متون عادی زبان مورد استفاده و جابجایی دو نمودار، میتوان میزان انتقال را پیدا کرد. برای مثال، در زبان انگلیسی E و T پراستفادهترین و حروف Q و Z کماستفادهترین حروف هستند. این روش توسط کامپیوتر هم قابل پیادهسازی است. برای این کار کافی است با استفاده از آزمون مربع کای، توزیع داده شده با توزیع مورد انتظار مقایسه شود.
معمولاً فقط یک متن آشکار محتمل برای یک متن رمز وجود دارد، اما برای رمزهای بسیار کوتاه ممکن است تعداد پاسخهای محتمل بیشتر از یکی باشد. برای مثال، متن رمز MPQY میتواند به ADEN یا KNOW برگردد. بهطور مشابه ALIIP میتواند DOLLS یا WHEEL باشد و AFCCP را میتوان به JOLLY یا CHEER رمزگشایی کرد. به حداقل طول متن رمز شده که لازم است تا متن اصلی به صورت یکتا قابل شناسایی باشد، فاصلهٔ یکتایی گفته میشود.
استفادهٔ چندباره از رمز سزار بر روی یک متن، به امنیت بیشتر منجر نمیشود. زیرا دو بار رمزگذاری با انتقالهای A و B معادل یک بار رمزگذاری با کلید A+B است. به زبان ریاضی میتوان گفت مجموعهٔ رمز سزار با کلیدهای متنوع، تحت ترکیب یک گروه تشکیل میدهند.
پست های توصیه شده
کلان داده
14 مهر, 1402
تحول دیجیتال
14 مهر, 1402
تجزیه و تحلیل داده ها
14 مهر, 1402