Claude Shannon zaproponował technikę zamieszania i dyfuzji do przechwytywania podstawowych bloków funkcji kryptograficznej, zamiast używania długiej i czasochłonnej metody statystycznej. Shannon martwił się przede wszystkim zapobieganiem kryptoanalizy za pomocą analizy statystycznej.
Przyczyna tego jest następująca. Załóżmy, że atakujący zna pewne cechy statystyczne tekstu jawnego. Na przykład w ludzkim zrozumiałym komunikacie rozkład częstotliwości alfabetów może być znany wcześniej. W takim przypadku kryptoanaliza jest dość łatwa do przeprowadzenia, gdy znane statystyki mogą znaleźć odzwierciedlenie w zaszyfrowanym tekście. Ta kryptoanaliza może z pewnością wydedukować klucz lub część klucza. Z tego powodu Shannon zasugerował dwie metody, mianowicie dezorientację i dyfuzję.
Wykres porównania
| Podstawa do porównania | Zamieszanie | Dyfuzja |
|---|---|---|
| Podstawowy | Wykorzystywane do generowania niejasnych tekstów szyfrów. | Wykorzystywane do generowania niejasnych, zwykłych tekstów. |
| Stara się | Utwórz relację między statystyką szyfrogramu i wartością klucza szyfrowania tak skomplikowanym, jak to tylko możliwe. | Relacja statystyczna między jawnym tekstem a szyfrogramem jest tak skomplikowana, jak to tylko możliwe. |
| Osiągnięty poprzez | Algorytm zastępczy | Algorytm transpozycji |
| Używany przez | Szyfr strumyka i szyfr blokowy | Zablokuj tylko szyfr. |
| Skutkować w | Zwiększona ogólnikowość | Zwiększona nadmiarowość |
Definicja zamieszania
Zamieszanie jest techniką kryptograficzną opracowaną w celu zwiększenia nieostrości tekstu szyfrowania, w prostych słowach technika zapewnia, że tekst szyfrowania nie daje żadnej wskazówki na temat tekstu jawnego. W danej technice relacja między statystyką tekstu szyfrującego a wartością klucza szyfrowania jest utrzymywana możliwie złożona. Nawet jeśli atakujący uzyska pewną kontrolę nad statystykami zaszyfrowanego tekstu, nie będzie w stanie wydedukować klucza, ponieważ sposób, w jaki klucz został użyty do wytworzenia tego zaszyfrowanego tekstu jest tak złożony.
Zamieszanie można uzyskać za pomocą algorytmu zastępowania i złożonego szyfrowania, który opiera się na kluczu i danych wejściowych (zwykłym tekście).
Definicja dyfuzji
Dyfuzja jest techniką kryptograficzną wymyśloną w celu zwiększenia redundancji zwykłego tekstu w celu zaciemnienia statystycznej struktury tekstu jawnego, aby zapobiec próbom dedukcji klucza. W dyfuzji struktura statystyczna tekstu jawnego może zniknąć w statystykach szyfrowania o dalekim zasięgu, a relacja między nimi jest złożona, tak że nikt nie może wydedukować oryginalnego klucza.
Osiąga się to przez rozłożenie pojedynczej cyfry tekstu jawnego na wiele cyfr tekstu kodu szyfrującego, na przykład gdy pojedynczy bit tekstu jawnego zostanie zmieniony, musi wpłynąć na cały tekst szyfrowania lub zmiana musi nastąpić na całym tekście szyfru.
W szyfrze blokowej dyfuzję można uzyskać przez zastosowanie permutacji danych z funkcją do permutacji, w wyniku czego bit z różnych pozycji w oryginalnym jawnym tekście przyczyni się do pojedynczego fragmentu zaszyfrowanego tekstu. Transformacja w szyfrze bloków zależy od klucza.
Kluczowe różnice między pomyłką a dyfuzją
- Technika zamętu służy do tworzenia niejednoznacznych tekstów zaszyfrowanych, podczas gdy dyfuzja służy do generowania niejasnych tekstów jawnych.
- Zamieszanie usiłuje uczynić statystyczne połączenie między tekstem jawnym a tekstem zaszyfrowanym tak skomplikowanym, jak to tylko możliwe. Wręcz przeciwnie, technika dyfuzji stara się, aby korelacja między statystyką szyfrogramu i wartością klucza szyfrowania była jak najbardziej skomplikowana.
- W celu uzyskania pomyłki można zastosować algorytmy zastępcze. W przeciwieństwie do tego, dyfuzję można osiągnąć dzięki zastosowaniu technik transpozycyjnych.
- Szyfr blokowy polega na pomyłce, a także na dyfuzji, podczas gdy szyfr strumienia wykorzystuje tylko zamieszanie.
Wniosek
Zamieszanie i dyfuzja są technikami kryptograficznymi, w których pomieszanie ma na celu uczynienie związku między statystyką szyfrogramu a wartością klucza szyfrowania tak skomplikowanym, jak to tylko możliwe. Z drugiej strony, dyfuzja próbuje ukryć statystyczną strukturę tekstu jawnego poprzez rozkładanie wpływu każdej cyfry prostego tekstu na cyfry części głównej lub cyfry zaszyfrowanej.
