Claude Shannon navrhol techniku zámeny a difúzie na zachytenie základných blokov kryptografickej funkcie, a nie na dlhú a časovo náročnú štatistickú metódu. Shannon sa staral predovšetkým o prevenciu kryptoanalýzy pomocou štatistickej analýzy.
Dôvodom je nasledovné. Predpokladajme, že útočník má určité chápanie štatistických charakteristík bežného textu. Napríklad v ľudskom zrozumiteľnom posolstve môže byť známe frekvenčné rozdelenie abecedy. V takomto prípade je kryptanalýza pomerne ľahká, kde sa známe štatistiky môžu odraziť v šifrovanom texte. Táto kryptanalýza môže určite odvodiť kľúč alebo nejakú časť kľúča. To je dôvod, prečo Shannon navrhol dve metódy, a to zmätok a difúziu.
Porovnávacia tabuľka
| Základ pre porovnanie | zmätok | rozptyl |
|---|---|---|
| základné | Používa sa na generovanie nejasných šifrovacích textov. | Používa sa na vytvorenie nejasných a čistých textov. |
| Snaží sa | Uveďte vzťah medzi štatistikami šifrovaného textu a hodnotou šifrovacieho kľúča čo najkomplikovanejšie. | Štatistický vzťah medzi textom a šifrovaným textom je čo najkomplikovanejší. |
| Dosiahnuté prostredníctvom | Substitučný algoritmus | Algoritmus transpozície |
| Používaný | Šifrovanie šifry a bloková šifra | Blokovať len šifru. |
| Mať za následok | Zvýšená neurčitosť | Zvýšená redundancia |
Definícia zmätok
Zmätenosť je kryptografická technika navrhnutá na zvýšenie neurčitosti šifrovacieho textu. Jednoducho povedané, technika zabezpečuje, že šifrovací text neposkytuje žiadnu stopu o bežnom texte. V danej technike je vzťah medzi štatistikou šifrovacieho textu a hodnotou šifrovacieho kľúča zachovaný ako čo možno najkomplexnejší. Napriek tomu, že útočník dostane určitú kontrolu nad štatistikami šifrového textu, nemohol odvodiť kľúč ako spôsob, akým bol kľúč použitý na vytvorenie tohto šifrového textu, je tak zložitý.
Zmazanie sa dá dosiahnuť použitím náhrady a zložitého algoritmu kódovania, ktorý sa spolieha na kľúč a vstup (skrátený text).
Definícia difúzie
Difúzia je kryptografická technika vynájdená na zvýšenie redundancie obyčajného textu, aby zakryla štatistickú štruktúru textu, aby sa zabránilo pokusom o odvodenie kľúča. V difúzii môže štatistická štruktúra plaintextu zaniknúť do širšieho štatistického šifrovaného textu a vzťah medzi nimi je zložitý, takže nikto nemôže vyvodiť pôvodný kľúč.
Dosiahne sa tým, že sa roztiahne jediná cifra plaintextu nad mnohými číslicami šifrovaných textov, napríklad keď sa zmení jeden bit textového textu, musí ovplyvniť celý šifrovací text alebo musí dôjsť k zmene v celom texte šifry.
V blokovej šifry môže byť difúzia získaná aplikáciou nejakej permutácie na dáta s funkciou na permutaciu, výsledkom je, že bit z rôznych pozícií v pôvodnom plaintextovom tvare prispeje k jedinému bitu šifrového textu. Transformácia blokovej šifry závisí od kľúča.
Kľúčové rozdiely medzi zmätenosťou a difúziou
- Technika zmätok sa používa na vytvorenie neurčitých šifrovaných textov, zatiaľ čo difúzia sa využíva na generovanie nejasných textov.
- Zmätenosť sa pokúša vytvoriť štatistické prepojenie medzi textom a šifrovým textom čo najkomplexnejším. Naopak difúzna technika sa pokúša čo najkomplikovanejšiu koreláciu medzi štatistikou šifrového textu a hodnotou šifrovacieho kľúča.
- Náhradné algoritmy sa môžu použiť na získanie zmätok. Proti difúzii je možné dosiahnuť pomocou transpozičných techník.
- Bloková šifra závisí od zmätok a difúzie, zatiaľ čo streamová šifra používa len zmätok.
záver
Zmätenosť a difúzia sú kryptografickými technikami, kde je pri zámene účelom vytvoriť vzťah medzi štatistikou šifrového textu a hodnotou šifrovacieho kľúča čo najkonkrétnejšie. Na druhej strane sa difúzia pokúša zakrývať štatistickú štruktúru širšieho textu prostredníctvom šírenia vplyvu každej jednotlivej cifry na väčšom čistej alebo šifrovacom čísle.
