رمز Vigenere چیست؟

رمز Vigenere یکی از شیوه‌های رمزنگاری متون در گذشته است. این سیستم رمزنگاری به کمک رمزهای سزار طراحی شده بود. با وجود این که درک و پیاده سازی این سیستم رمزنگاری بسیار ساده است، اما تلاش‌های انجام شده جهت شکستن آن سه قرن به طول انجامید که نشانگر ساختار غیرقابل حدس آن است. بسیاری از افراد تلاش کردند این طرح رمزنگاری را اجرا کنند. فریدریش کاسکی اولین کسی بود که در سال ۱۸۶۳ روش عمومی برای رمزگشایی رمزهای ویجنر را منتشر کرد.

رمز Vigenere به سبب قدرت منحصر بفرد خود به شهرت رسید. در سال ۱۹۱۷دانشمندان آمریکایی رمز Vigenere را به عنوان رمزی غیر قابل تحلیل توصیف کردند که سزاوار این شهرت نیست. Charles Babbage از این جهت که موفق به شکستن چندین رمز تا اوایل سال ۱۸۵۴شده است شهرت یافت ، اما در انتشار راه حل کلی برای آن با شکست مواجه شد. Kasiski به طور کامل کد رمز را شکست و تکنیک آن را در قرن نوزدهم منتشر کرد،اما پیش از این در قرن ۱۶ برخی افراد بوسیله
رمزگشایی های ماهرانه نیر موفق به شکستن این رمز شده بودند.

رمز Vigenere آنقدر ساده است و نقطه عطف آن استفاده از صفحه های رمزنگاری می‌باشد.
دیسک رمزنگاری ابزاری برای رمزنگاری و رمزگشایی که در ۱۴۷۰ توسط معمار ایتالیایی ساخته شد و توسط لئون باتیستا آلبرتی توسعه یافت.

این دیسک که به نام صفحه رمزنگاری آلبرتی نامگذاری شده است شامل دو دایره است که از مرکز روی یکدیگر قرارگرفته اند، دایره بزرگتر ثابت و دایره‌ی کوچکتر که روی دایره بزرگتر قرار می گیرد که قابل چرخش است است.اولین صفحه دیسک از جنس مس بوده است که حروف الفبا به ترتیب روی لبه آن نوشته شده بود.به این ترتیب که دایره را به ۲۶ قسمت مساوی، با ترسیم ۱۳ قطر دایره تقسیم میکردند. و حروف را درون خانه های ایجاد شده در لبه دایره می نوشتند. این صفحه دیسک کمک می‌کرد که به جای جدولی پیچیده از این ابزار ساده استفاده کرد.

تحلیل رمز

ایده ای که در رمزنگاری Vigenère مانند سایر رمزنگاری‌های چندالفبایی (polyalphabetic) کاربرد دارد این است که تعداد تکرار هر حرف را به صورت مستقیم در تحلیل آماری فرکانس استفاده می‌کند. به عنوان مثال، اگر P پر تکرارترین حرف در متن باشد، با توجه به این که آن متن به زبان انگلیسی است، ممکن است گمان شود که P با E مطابقت دارد، زیرا E پرتکرارترین حرف در زبان انگلیسی است؛ بنابراین در رمزنگاری Vigenère، حرف E در هر نقطه ای از متن اصلی می‌تواند به هر حرف دیگری رمزنگاری شود که تحلیل فرکانسی می‌تواند این سیستم را بشکند.

بزرگترین ضعف رمزنگاری Vigenère، تکرار کلید آن است. اگر بتوان طول کلید را حدس زد، با متن رمزنگاری شده می‌توان مشابه رمزنگاری Caesar رفتار کرد و با استفاده از تحلیل فرکانسی حروف، سیستم رمزنگاری را شکست. با استفاده از روش Kasiski و تست Friedman، می‌توان طول کلید را تعیین کرد.

شرح سیستم رمزنگاری Vigenere

شرح سیستم رمزنگاری در یک رمز سزار، هر حرف الفبا به اندازه سه کاراکتر از مکان ها فعلی خود حرکت می کند. به عنوان مثال، در رمزنگاری با تغییر حرکت ۳ که درواقع مقدار پیش فرض رمزنگاری سزار است، A تبدیل به D شده، B تبدیل به E شده، Y تبدیل به B می‌شود و … . رمز Vigenere دارای چندین رمز سزار در توالی با تغییرات مختلف است.

در رمزنگاری و رمزگشایی Vigenere از جدول حروف الفبایی به نام جدول recta و یا Vigenere استفاده می شود.

برای رمزنگاری پیام، باید متن آن را به صورت پیوسته و بدون فاصله نوشته و در خط بعد حروف کلمه کلیدی را به ترتیب و پشت سر هم زیر همین متن تکرار کرد. برای دستیابی به متن رمز شده حروف کلمه کلیدی را در ردیف‌های جدول و حروف پیام را در ستون های جدول می یابیم، از کنار هم قراردادن حروف موجود در تقاطع سطر و ستون، متن پیام رمز مشخص می‌شود. به طور مثال برای کلمه کلیدی (LEMON) به شکل زیر است.

متن پیام: ATTACKATDAWNTOTHEM

کلمه کلیدی: LEMONLEMONLEMONLEM

متن رمز شده: LXFOPVEFRNHRFCGSIY