Klasik Şifreler: Caesar, ROT13, Atbash ve Affine

Açık metin, şifreli metin ve anahtarlar

Özgün mesaj açık metindir. Karıştırılmış hâli şifreli metindir. Şifre, birini diğerine dönüştüren kuraldır; anahtar ise tam olarak hangi karıştırmanın kullanılacağını belirleyen gizli ayrıntıdır.

1800'lü yıllardan beri kullanılan iyi bir alışkanlık, düşmanın şifrenin yöntemini bildiğini ve yalnızca anahtarın gizli olduğunu varsaymaktır. Aşağıdaki her şeyi bu ölçüte göre değerlendirmelisin: Birisi ne yaptığını biliyor ama anahtarını bilmiyorsa mesajını yine de okuyabilir mi?

Caesar kaydırması: alfabeyi kaydır

Sezar kaydırması, her harfi sabit bir miktar ileri kaydırır. 3'lük bir kaydırma kullanıldığında A, D olarak; B, E olarak yazılır ve Z, döngü yaparak C'ye döner. Romalı yazar Suetonius, Julius Caesar'ın bunu askerî mektuplarda kullandığını bildirir.

Kaç basamak kaydırılacağı anahtardır. Bunu bilen herkes geri kaydırma yapabilir. Sorun, kaç anahtar olduğunun çok az olmasıdır: yalnızca 25 işe yarar kaydırma vardır. Bir saldırgan hepsini deneyebilir; bu, elle bir dakika süren ve bilgisayarda hiç zaman almayan bir kaba kuvvet aramasıdır.

ROT13

ROT13, Sezar kaydırmasını 13 basamakta kilitler. Alfabe 26 harf uzunluğunda olduğundan, 13'lük iki kaydırma sizi başlangıca geri getirir. Şifreleme ve şifre çözme aynı işlemdir. Forumlar bunu, spoiler'ları gizlemek için kullanırdı; çünkü merak edip bakmayı engeller, bir şeyi gerçekten koruduğu için değil.

Atbash: aynalı alfabe

Atbash, alfabeyi kendi altına tersten yazar; böylece A, Z ile; B, Y ile; C, X ile eşleşir ve bu şekilde devam eder. İbranice alfabeden gelir ve bazı eski metinlerde görülür.

ROT13 gibi bunun da hiç anahtarı yoktur ve kendi kendini çözer: aynayı bir kez daha aynaladığınızda başlangıca dönersiniz. Bu da onu bir kilit değil, bir bulmaca yapar. Örüntüyü bir kez fark eden herkes, bununla yazılmış tüm mesajları okuyabilir.

Afin şifre: çarp, sonra kaydır

Her harfe bir sayı verin: A = 0'dan Z = 25'e kadar. Afin şifre, bu sayıyı alır, a ile çarpar, b ekler ve 26'da döngüye sokar:

E(x) = (a·x + b) mod 26

a = 1 yaparsanız, yeniden basit bir Sezar kaydırmasına dönersiniz. Çarpma, komşu harfleri birbirinden uzaklaştırır ve bu da metnin daha karmaşık görünmesini sağlar.

Ancak bir sorun vardır. Şifreyi çözmenin çalışması için her şifreli harf, tam olarak bir açık harften gelmelidir. Bu yalnızca a sayısı ile 26'nın ortak böleni olmadığında gerçekleşir. Bu nedenle a = 3 ve a = 5 çalışır; ancak a = 2 veya a = 13 çalışmaz, çünkü iki farklı harfi aynı yere gönderirler. Yalnızca 12 farklı a değerine izin verilir. Bu da 26 farklı b değeriyle birlikte 312 anahtar eder. 25'ten iyi, ancak bir bilgisayar için hâlâ çok az.

Anahtar kelimeyle yerine koyma: tamamen rastgele bir karıştırma

Neden her harfi bir kurala göre kaydıralım? Yerine koyma şifresi, anahtar olarak karıştırılmış herhangi bir alfabenin kullanılmasına izin verir. Karıştırmayı hatırlamayı kolaylaştırmak için önce bir anahtar kelime yazın, tekrarlanan harfleri çıkarın, ardından kullanılmayan harfleri sırayla ekleyin. ZEBRAS anahtar kelimesi, ZEBRASCDFGHIJKLMNOPQTUVWXY anahtar alfabesini verir; yani A, Z'ye; B, E'ye; C, B'ye dönüşür ve böyle devam eder.

Olası karıştırmaların sayısı 26 faktöriyeldir; yaklaşık 4 × 10²⁶. Hepsini denemek umutsuzca zor olduğundan, yerine koyma şifresi yüzyıllar boyunca kırılamaz gibi göründü. Ama öyle değildi.

Bunların hiçbiri bugün neden güvenli değil

Yerine koyma şifrelerinin ölümcül bir alışkanlığı vardır: Bir harf her zaman aynı harfe dönüşür. Bu yüzden dilin şekli korunur. İngilizcede en sık E, ardından T, A ve O görülür; Q ve Z ise nadirdir. İslam dünyasındaki bilginler, yaklaşık dokuzuncu yüzyılda frekans analizini tanımladı: şifreli metindeki harfleri sayın, en sık görüleni E ile eşleştirin ve geri kalanını doldurmak için kelime kalıplarını kullanın (tek harfli bir kelime muhtemelen A veya I'dir).

Daha uzun mesajlar daha iyi istatistikler sağlar; bu nedenle çok büyük bir anahtar uzayı bile yardımcı olmaz. Modern şifreler, şifreli metnin bu tür kalıpları göstermemesi için tasarlanır ve güvenlikleri tahmin edilemeyecek kadar büyük anahtarlara dayanır. Gerçek işler için iyi test edilmiş modern araçlar kullanın, kendi yönteminizi asla oluşturmayın.

Bunu laboratuvarda nasıl keşfedebilirsin

Kodlar ve Şifreler Laboratuvarı, çevirebileceğin bir şifre çarkının yanı sıra harfleri sayıp tahminleri test edebileceğin araçlar sunar. Ücretsiz ilk dünyada ilerlemek için iyi bir sıra:

1. Sezar kaydırması ile başla ve bir tanesini kırmayı dene.
2. ROT13 içinde kendinin tersi olan davranışı gör, ardından Atbash'ı dene.
3. Afin: çarp, sonra kaydır içinde hangi çarpanların çalıştığını test et.
4. Anahtar kelimeyle yerine koyma içinde karıştırılmış bir anahtar oluştur.

Bu, tarihî şifrelerin basitleştirilmiş bir öğretim modelidir. Gerçek mesajları korumak için değil, anahtarlar ve saldırılar hakkında sezgi kazanmanı sağlamak için hazırlanmıştır.