College Cryptografie. Cursusjaar 2011 Klassieke systemen. 9 februari 2011

Transcriptie

1 College Cryptografie Cursusjaar 2011 Klassieke systemen 9 februari

2 Transpositie Substitutie Monoalfabetische substitutie Code Polyalfabetische substitutie Autoclaaf Multiplex One time pad Onderwerpen 2

3 Kenmerken: permuteert de elementen van de klaartekst vorm en afmetingen transpositieblok al of niet uitvullen van het blok volgorde inschrijven en uitnemen van de tekst Behandelde soorten: routetranspositie kolomtranspositie tweevoudige kolomtranspositie roostertranspositie Transpositie 3

4 Bericht van president Lincoln aan generaal majoor Burnside, gedateerd Washington, November 25, BURNSIDE, Falmouth, Virginia. Can Inn Ale me withe 2 oar our Annpas Ann me flesh ends N.V. Corn Inn out with U and Inn Heaven day nest Wed roe Moore Tom darkey hat greek a Why Hawk of Abbott Inn B chewed I if. BURNSIDE, Falmouth, Virginia. If I should be in a boat off Aguia Creek at dark tomorrow, Wednesday evening, could you, without inconvenience, meet me and pass an hour of two with me? A. Lincoln Verandering leesrichting - 1 4

5 Bericht van president Lincoln aan generaal majoor Burnside, gedateerd Washington, November 25, BURNSIDE, Falmouth, Virginia. Can Inn Ale me withe 2 oar our Annpas Ann me flesh ends N.V. Corn Inn out with U and Inn Heaven day nest Wed roe Moore Tom darkey hat greek a Why Hawk of Abbott Inn B chewed I if. BURNSIDE, Falmouth, Virginia. If I should be in a boat off Aguia Creek at dark tomorrow, Wednesday evening, could you, without inconvenience, meet me and pass an hour of two with me? A. Lincoln Verandering leesrichting - 2 5

6 For Colonel Ludlow. Richardson and Brown, correspondents of the Tribune, captured at Vicksburg, are detained at Richmond. Please ascertain why they are detained and get them off if you can. The President U.S. Cryptogram guard adam them they at wayland brown for kissing venus correspondents at neptune are off nelly turning up can get why detained tribune and times richardson the are ascertain and you fills belly this if detained please odor of ludlow commissioner Abraham Lincoln, 1 juni

7 indicator = GUARD 5x7 tekstblok en route null willekeurig en zonder betekenis uitvuller op lege plaats codewoorden: ADAM = President U.S. NELLY = 4:30 pm NEPTUNE = Richmond ODOR = Vicksburg WAYLAND = captured VENUS = colonel GUARD-transpositie 7

8 stop kissing commissioner times for VENUS Ludlow Richardson and Brown correspondents of the Tribune WAYLAND at ODOR are detained at NEPTUNE please ascertain why they are detained and get them off if you can ADAM NELLY this fills up turning belly start Indicator GUARD 8

9 exotische routes: paardsprongen, magische vierkanten verschillende route voor inschrijven en voor uitnemen Sommige routes geven brokstukken leesbare tekst Route transpositie 9

10 M U S K U S D E V R A G E N V A N H E T T E N T A M E N Z Y N N O G G E H E I M X X pt ct DE VRAGEN VAN HET TENTAMEN ZIJN NOG GEHEIM XX RAENG MDEEA NHVVT EOIGH TYEXE NTMNE ANNZG X Permutatie uit sleutelwoord: MUSKUS MUS1US 2US1US 2U31US 2U31U4 2531U Kolomtranspositie 10

11 M U S K U S D E V R A G E N V A N H E T T E N T A M E N Z Y N N O G G E H E I M pt ct DE VRAGEN VAN HET TENTAMEN ZIJN NOG GEHEIM RAENG MDEEA NHVVT EOIGH TYEEN TMNEA NNZG Opsplitsing in kolommen nu onzeker: RAENGM DEEANH VVTEOI GHTYEE NTMNE ANNZG RAENGM DEEANH VVTEOI GHTYE ENTMNE ANNZG RAENG MDEEA NHVVTE OIGHTY EENTMN EANNZG Kolomtranspositie onuitgevuld 11

12 A A N V A L O P P E A R L H A R B O U R D O O R J A P A N Onregelmatig blok maakt kolomsplitsing veel moeilijker Voorbeelden: Japanse K10 transpositie rond 1940 als oververcijfering van J19 code Zendia transposities Onregelmatig blok 12

13 H A R I N G T O N D E N B R I E L V O O R D E G E U Z E N G E V A L L E N A L V A N A A R M A D R I D L E E S B R I L E O N A A I G A N D D O E N M B D E V R R E V A I V Z E R L U L A N R G L D E E L A pt ct DEN BRIEL VOOR DE GEUZEN GEVALLEN ALVA NAAR MADRID AERRL ODEVN ANDVZ RGMVU EENDI ALABA LEINE LDAOR EG US Army Double Transposition 13

14 Benaming: rooster, turning grille pt ct N S L I R T C G I E O S M E E E N S L I R T C G I E O S M E E E N S L I R T C G I E O S M E E E N R T C G I S L I E O S M E E E SIC ERGO ELEMENTIS NSLIR TCGIE OSMEE E Voorloper Cardano rooster in 16e eeuw: mal met uitsparingen Oudst stadhouder Willem IV 1745, laatst Duitse leger 1917 Roostergeheimschrift 14

15 Monoalfabetisch letter-voor-letter: Caesar, Monoalfabeet digramsubstitutie: Playfair meervoudig: Code, Encicode gemengd: Monome - dinome, Fractionering Polyalfabetisch periodiek eenvoudig: Porta, Vigenère, Beaufort lange periode: Enigma, Hagelin meerdere alfabetten: Multiplex Polyalfabetisch aperiodiek: Autoclaaf, One time pad Substitutie 15

16 Voornamelijk gebruikt in diplomatiek verkeer Oudste voorbeelden uit plm Mengsel van letter-, digram-, trigramsubstituties en code Klinkers krijgen meerdere vervangers (homofonen) Later krijgen ook de medeklinkers homofonen Nullen worden toegevoegd Codegroepen voor namen, plaatsen, enz. van enkele honderden tot vele duizenden Naast versies voor algemeen gebruik speciale versies voor correspondentie met bepaalde personen, zoals gezanten Nomenclatuur 16

17 Philips IV ( ) opvolger van Philips III in 1621 Gebeurtenissen tijdens zijn bewind: vrede van Munster 1648 Portugal wordt onafhankelijk verlies van koloniën aan Engeland opstanden in Catalonië en Napels Datering: Madrid, 27 Julio 1658 Missive Philips IV 17

18 Don Estevan de Gamarray contreras demi ans del juerra Castellano al castillo de Gante Sire de campo general demis exitos de flandes y embaxer al estados generales de las Provincias Unidas del Pays vajo... Aanhef 18

19 Gebeurtenis in 1658: Franse generaal Turenne verovert Duinkerken Duinkerken belangrijk blijkens: reeds genoemd in 1067 sedert 1400 vestingwerken aanvoerhaven Spaanse troepen basis voor kaapvaart tegen Nederlanders herhaaldelijk van eigenaar verwisseld mei 1940 evacuatie Engels expeditieleger Situatie juli

20 XVIe eeuw XVIIe eeuw cifra particular: el duque de Alva etc Cifra general 20

21 Cifra real que aora se usa y vino á principio de Otubre del año 1653 na la que 80 ne le que 81 ni li lla 82 no lo de 83 nu lu de 84 J.P. Devos, Les Chiffres de Philippe II ( ) Et du Despacho Universal durant le XVIIe siècle Codeboek 21

22 co n si de ra do e l a p re ta do e s ta do e n que da ba n la s co sa s de Flandes co n la pe r di da de Dunquerque y suceso a d be r so po r la difficultad de l pa so de la ca na l de Inglaterra Ontcijferde tekst 22

23 Vervanging [A Z] π[a Z]: k SLEUTELCONSTRUCTIEMETWOORDOFZIN pt SLEUTCONRIMWDFZABGHJKPQVXY ct DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC pt KPQVXYSLEUTCONRIMWDFZABGHJ ct DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC TEST HFDH TEST NLJN In theorie 26! sleutels, maar veel daarvan ct pt Frequentiedistributie van cryptogrammen is een gepermuteerde normale distributie Monoalfabetische substitutie 23

24 Trinity Church, New York graf van James Leeson 1794 REMEMBER DEATH A B C D E F G H I K L M N O P Q R S T U V W X Y Z Vrijmetselaars geheimschrift 24

25 Klassieke Caesar met k = 3, c = C k (p), p = C k (c): pt ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ CAESAR ct DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC FDHVDU [A Z] [0 25]: c = p + kmod26, p = c kmod26 Slechts 25 sleutels (C 0 c = p, C 1...C 25 c p) Frequentiedistributie van cryptogrammen is een verschoven normale distributie Caesar substitutie 25

26 digram substitutie [AA ZZ] π[aa ZZ] 676! sleutels onthouden lastig Playfair Wheatstone (1854) aan de man gebracht door baron Playfair sleutels 676! Digram substitutie 26

27 M A G N E T I C B D F H K L O P Q R S U V W X Y Z M A G N E T I C B D F H K L O P Q R S U V W X Y Z M A G N E T I C B D F H K L O P Q R S U V W X Y Z M A G N E T I C B D F H K L O P Q R S U V W X Y Z MAGNETIC IS BQ AE GM TF FP Verdubbelde letter: AAB... AX AB... GW NI... Meesterstukje van Alf Mongé, Signal Corps Bulletin 1936: BUFDA GNPOX IHOQY TKVQM PMBYD AAEQZ = do let author know if you succeed Playfair 27

28 Alfred Dreyfus wordt verdacht als de verrader in de Franse generale staf arrestatie in 1894 veroordeeld voor hoogverraad verbannen naar Duivelseiland telegram van Panizzardi, militair attaché Italië telegram in Baravelli code foutieve vertaling geheime dienst pamflet van Emile Zola J'accuse eerherstel pas in 1906 Code 28

29 Baravelli handelscode een deel van p Raziocinio 7550 Reggimento Bersaglieri 7501 Razionale 7551 Reggimento Cavalleria 7502 Razza 7552 Reggimento Linea 7503 Di buona razza 7553 Reggio Calabria 7504 Di cattiva razza 7554 Reggio d'emilia 7505 (Re) Il Re di 7555 Regia 7506 S.M. il Re 7556 Regia cointeressata 7507 Reagire, Reagente 7557 Regime 7508 Reagito 7558 Passato regime 7509 Realista, Reale 7559 Sotto il regime One part code 29

30 Loopgraafcode uit de Eerste Wereldoorlog About to advance BY AF Enemy machine gun fire Ammunition exhausted FB AG Gas is being released Are advancing PX AP Stretcher bearers needed At SX AV Recall working party Attack failed BM AW Casulties heavy Attack successful PF AX Using gas shells Barrage wanted XF AZ Relief completed Be ready to attack ZF BJ Situation serious Two part code 30

31 Optellen en aftrekken zonder carry About to advance 3256 Ammunition exhausted 1290 Are advancing 0032 At 9983 Attack failed 8971 Attack successful 4225 Barrage wanted 0283 pt ct Attack failed ammunition exhausted onvercijferde code additief vercijferde code Encicode 31

32 Periodieke systemen eindige sleutel herhaald gebruikt K = k 1 k 2...k p p = periode normaal alfabet (Porta, Vigenère) teruglopend alfabet (Beaufort) gemengd alfabet in diverse varianten sleutelwoord of sleutelzin lange sleutel door progressie (Kryha, Hagelin) lange sleutel door rotor (Enigma, Sigaba) Polyalfabetische substitutie 32

33 ( ) in 1563 De Furtivis Literarum Notis sleutelletters AB, CD,..., YZ operatie [A M] [N Z] Giovanni Battista Porta Porta 33

34 ( ) in 1563 Traicté des Chiffres Le chiffre indéchiffrable sleutelletters A, B,..., Z operatie [A Z] [A Z] Blaise de Vigenère Vigenere 34

35 rij boven: klaartekst rijen midden: cijfertekst linker kolom: sleutelletters Voorbeeld: KEYKEYKEYK pt KLAARTEKST ct UPYKVROOQD [A Z] [0 25] vercijfer: C = P + K mod26 ontcijfer: P = C K mod26 Vigenere 35

36 rij boven: klaar/cijfer-tekst linker kolom: sleutelletters Voorbeeld: KEYKEYKEYK pt KLAARTEKST ct ATYKNFGUGR [A Z] [0 25] vercijfer: C = K P mod26 ontcijfer: P = K C mod26 Beaufort 36

37 US-Army cipher disk 37

38 Bewerkstellig aperiodiciteit door terugkoppeling cijfertekst autoclaaf PENTA GONKCN GDTOQOTGCD pt VYAND NADERT WATERLINIE ct KCNGD TOQOTG CDMSHZBTKH klaartekst autoclaaf PENTA GONVYA NDNADERTWA pt VYAND NADERT WATERLINIE ct KCNGD TOQZPT JDGEUPZGEE Autoclaaf 38

39 Wheatstone 39

40 Jefferson (1790), Bazeries(1891), M94 (1923) Multiplex 40

41 Multiplex strips 41

42 Oneindig lange sleutel eenmalig gebruiken Voordeel: absoluut onbreekbaar Nadeel: veel sleutelmateriaal nodig Sleutelproductie: sleutel + klaartext = cryptogram fysisch proces (radioactief verval, electronische ruis) loterij (minder goed) pseudorandomgenerator Voorbeeld: VENONA (KGB plm. 1940) One time pad 42