Шифр Вернама

Шифр Вернама, также известный как "одноразовый блокнот" или "шифр с одноразовым ключом", представляет собой метод шифрования, в котором каждый символ открытого текста комбинируется с соответствующим символом случайного идентично длинного ключа с использованием операции XOR.

Шифр Вернама (также известный как одноразовый блокнот) - это симметричный потоковый шифр, основанный на операции исключающего ИЛИ (XOR). В этом шифре исходный текст (открытый текст) шифруется побитово, используя случайный ключ.

Алгоритм шифрования шифра Вернама можно представить следующим образом:

Исходный текст разбивается на последовательности битов.
Для каждой последовательности битов открытого текста выбирается соответствующий бит ключа.
Побитовая операция XOR выполняется над битами открытого текста и битами ключа.
Результат операции XOR является зашифрованным текстом.

Алгоритм дешифрования шифра Вернама аналогичен алгоритму шифрования. Для дешифрования используется тот же ключ, который использовался для шифрования.

История возникновения

Шифр Вернама был изобретён американским инженером Гилбертом Вернамом в 1917 году. Вернам работал над созданием системы шифрования для телетайпа. Он хотел создать шифр, который был бы абсолютно стойким, то есть не мог бы быть взломан.

Вернам предположил, что если использовать для шифрования случайную последовательность битов, то такая последовательность будет непредсказуемой для злоумышленника. Если ключ будет действительно случайным, то для взлома шифра злоумышленнику необходимо будет знать весь ключ.

Вернам предложил использовать для генерации случайной последовательности битов генератор шума. Он считал, что такой генератор сможет обеспечить действительно случайную последовательность.

Шифр Вернама был впервые использован в военных целях во время Первой мировой войны. Он использовался для передачи секретных сообщений между военными подразделениями.

Вот некоторые этапы развития шифра Вернама:

1917 год: Гилберт Вернам изобретает шифр Вернама.
1918 год: шифр Вернама впервые используется в военных целях во время Первой мировой войны.
1945 год: Клод Шеннон доказывает абсолютную стойкость шифра Вернама.
1950-е годы: шифр Вернама начинает использоваться в коммерческих целях.
1970-е годы: развитие криптографии с открытым ключом приводит к снижению популярности шифра Вернама.

Требования к ключу

Для шифра Вернама существуют особые требования к ключу, обеспечивающие максимальную безопасность:

Длина: длина ключа должна быть не меньше длины открытого текстового сообщения. Если ключ короче открытого текста, его необходимо повторить, чтобы он соответствовал длине открытого текста, что потенциально может выявить шаблоны и снизить безопасность шифрования.

Содержание: В идеале символы в ключе должны быть действительно случайными и не следовать какому-либо предсказуемому шаблону. Любая предсказуемость ключа потенциально может быть использована злоумышленником для взлома шифрования.

Использование: Каждый ключ следует использовать только один раз, а затем выбросить. Использование одного и того же ключа более одного раза (так называемое повторное использование ключа) может предоставить злоумышленникам ценную информацию, что делает шифрование уязвимым для атак.

Также важно подчеркнуть, что безопасное распространение и хранение ключа является решающим аспектом. Если ключ раскрыт или угадан, безопасность шифра Вернама полностью скомпрометирована.

В практических приложениях выполнение этих требований может оказаться сложной задачей. Вот почему шифр Вернама, несмотря на его теоретическую невзламываемость, не получил широкого распространения в большинстве криптографических систем. Он применяется в основном в тех случаях, когда требуется обеспечить абсолютную стойкость шифрования. Например, шифр Вернама используется в военных целях для передачи секретных сообщений.

Вот несколько преимуществ шифра Вернама: