צופן סימטרי

כל מה שרצית לדעת על צופן סימטרי:
הצפנה סימטרית (symmetric encryption) היא סכמת הצפנה שבה משתמשים במפתח הצפנה סודי יחיד הן להצפנה והן לפענוח.
בניסוח פורמלי, אם נתונה מערכת הכוללת שתי טרנספורמציות, טרנספורמציית הצפנה וטרנספורמציית פענוח , כאשר הוא מרחב המפתח, הוא מפתח הצפנה שנבחר באקראי מתוך מרחב המפתח ו- הוא מפתח פענוח מתאים.
מערכת זו תקרא סימטרית, אם בהינתן יהיה "קל" מבחינה חישובית לדעת את .
היות שברוב המקרים מכאן השם הצפנה סימטרית, בניגוד למערכת הצפנה א-סימטרית, שבה מפתח ההצפנה שונה ממפתח הפענוח () ובטיחותה מבוססת על ההנחה שקשה לגלות את מפתח הפענוח מתוך מפתח ההצפנה.
שמות אחרים להצפנה סימטרית הם 'הצפנת מפתח-יחיד' (single-key) ו'הצפנת מפתח פרטי' (private-key).
כדי שניתן יהיה לפענח את המסר המוצפן, חובה על המקבל להחזיק במפתח הפענוח .
היות שקל לגלות את מתוך מספיק שיקבל את .
לכן השולח צריך תחילה להעביר את מפתח ההצפנה לידיעת המקבל בערוץ בטוח כלשהו כמו במפגש אישי, על ידי שליח מהימן או באמצעות פרוטוקול שיתוף מפתח קריפטוגרפי.
מציאת ערוץ בטוח להעברת המפתח היא בעיה בפני עצמה שנדונה רבות והיא נקראת בעיית הפצת מפתחות.
אפשר להמחיש הצפנה סימטרית על ידי הצופן הבא: יהי האלפבית העברי הכולל 22 אותיות (לא כולל סופיות) "אבגדהוזחטיכלמנסעפצקרשת".
אם נבחר מפתח שהוא פרמוטציה כלשהי באורך חמש אותיות מעל , הצפנה תתבצע על ידי חלוקת המסר לקבוצות של חמש אותיות והפעלת התמורה על כל קבוצה באופן מחזורי.
כדי לפענח מחשבים את התמורה ההופכית ומפענחים באותו סדר.
אם למשל , דהיינו האות הראשונה בכל חמישייה מוחלפת באות השלישית הבאה אחריה בסדר האלפביתי, האות השנייה מוחלפת באות הרביעית הבאה אחריה, האות השלישית מוחלפת באות הראשונה הבאה אחריה וכן הלאה.
אפשר להציג את המפתח כטבלת תמורה עם חמשה היסטים שונים, בשורה הראשונה האלפבית ובשורות הבאות ה'היסטים' של האלפבית במרחק שנקבע לפי המפתח, כדלהלן:

א
ב
ג
ד
ה
ו
ז
ח
ט
י
כ
ל
מ
נ
ס
ע
פ
צ
ק
ר
ש
ת
מפתח

ד
ה
ו
ז
ח
ט
י
כ
ל
מ
נ
ס
ע
פ
צ
ק
ר
ש
ת
א
ב
ג
3 (ג)

ה
ו
ז
ח
ט
י
כ
ל
מ
נ
ס
ע
פ
צ
ק
ר
ש
ת
א
ב
ג
ד
4 (ד)

ב
ג
ד
ה
ו
ז
ח
ט
י
כ
ל
מ
נ
ס
ע
פ
צ
ק
ר
ש
ת
א
1 (א)

ג
ד
ה
ו
ז
ח
ט
י
כ
ל
מ
נ
ס
ע
פ
צ
ק
ר
ש
ת
א
ב
2 (ב)

ו
ז
ח
ט
י
כ
ל
מ
נ
ס
ע
פ
צ
ק
ר
ש
ת
א
ב
ג
ד
ה
5 (ה)

אם המשפט אותו רוצים להצפין הוא "צופן זה לא בטוח כלל", תחילה מחלקים אותו לקבוצות של חמש אותיות (לצורך הפשטות נתעלם מרווחים) ומתקבל "צופנז הלאבט וחכלל" ואז מצפינים אות אות, 'צ' מוחלפת לפי היסט 3 באות 'ש' בשורה השנייה בטבלה, 'ו' מוחלפת לפי היסט 4 באות 'י' בשורה השלישית וכן הלאה.
לאחר הצפנת חמש אותיות חוזרים להתחלה ומצפינים את חמש האותיות הבאות עד לסיום המשפט.
לאחר הצפנה התוצאה תהיה "שיצעל חעבדנ טללנפ".
לפענוח מפעילים את התמורה ההפוכה לפי הסדר של המפתח, למשל כדי להחליף את האות 'ש' מתחילים בשורה השנייה בטבלה ומאתרים את האות המקבילה אליה בשורה הראשונה, את האות 'י' מחליפים לפי מיקומה בשורה השלישית וכך מתקדמים עד לפענוח כל המשפט.
כמובן שהצופן המתואר הינו להמחשה בלבד ואינו ראוי לשימוש כיום מלבד לשעשוע.
הסיבות לכך הן, מספר ההיסטים או המפתחות האפשריים מוגבל מאוד במונחים של ימינו ומלבד זאת בצופן מסוג זה התכונות הסטטיסטיות של הטקסט המקורי 'זולגות' לטקסט המוצפן מה שמאפשר ניתוח תדירויות.
למעשה השיטה מתוארת היא שיטה עתיקת יומין הקרויה צופן ויז'נר, על כל פנים היא מדגימה היטב את סימטריות הצופן, אפשר לראות שתהליך הפענוח קל בידיעת מפתח ההצפנה בלבד.

נלקח מויקיפדיה

הגדרות נוספות הקשורות לצופן סימטרי:
•הצפנה