Historia kryptografii

Cezary Drak & Jakub Olczyk

Koło Naukowe Wolnego Oprogramowania”Slimak”

Uniwersytet Jagielloński

cd@openmailbox.orgjakub.olczyk@openmailbox.org

25 września 2015

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 1 / 1

Czym jest kryptografia?

Kryptografia

z greki kryptos – ukryty, graphein pisać, czyli dziedzina, która zajmuje siękomunikacją (pisaniem) w taki sposób, żeby treść komunikatu pozostałaukryta – zaszyfrowana. Nie stara się ukrywać tego, że komunikacja sięodbywa.

Steganografia

z greki steganos – ukryty / utajony, czyli dziedzina, która zajmuje siękomunikacją w sposób utajony podczas przesyłania innych, widocznychtreści. Stara się ukrywać fakt komunikacji.

Kryptoanaliza, steganoanaliza

Dziedziny zajmujące się łamaniem tajnych komunikatów. W przypadkukryptoanalizy odszyfrowywaniem tajnej wiadomości oraz wyszukiwaniemukrytych treści w przypadku steganoanalizy.

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 2 / 1

Czym jest kryptografia?

Kryptografia

z greki kryptos – ukryty, graphein pisać, czyli dziedzina, która zajmuje siękomunikacją (pisaniem) w taki sposób, żeby treść komunikatu pozostałaukryta – zaszyfrowana. Nie stara się ukrywać tego, że komunikacja sięodbywa.

Steganografia

z greki steganos – ukryty / utajony, czyli dziedzina, która zajmuje siękomunikacją w sposób utajony podczas przesyłania innych, widocznychtreści. Stara się ukrywać fakt komunikacji.

Kryptoanaliza, steganoanaliza

Dziedziny zajmujące się łamaniem tajnych komunikatów. W przypadkukryptoanalizy odszyfrowywaniem tajnej wiadomości oraz wyszukiwaniemukrytych treści w przypadku steganoanalizy.

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 2 / 1

Czym jest kryptografia?

Kryptografia

z greki kryptos – ukryty, graphein pisać, czyli dziedzina, która zajmuje siękomunikacją (pisaniem) w taki sposób, żeby treść komunikatu pozostałaukryta – zaszyfrowana. Nie stara się ukrywać tego, że komunikacja sięodbywa.

Steganografia

z greki steganos – ukryty / utajony, czyli dziedzina, która zajmuje siękomunikacją w sposób utajony podczas przesyłania innych, widocznychtreści. Stara się ukrywać fakt komunikacji.

Kryptoanaliza, steganoanaliza

Dziedziny zajmujące się łamaniem tajnych komunikatów. W przypadkukryptoanalizy odszyfrowywaniem tajnej wiadomości oraz wyszukiwaniemukrytych treści w przypadku steganoanalizy.

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 2 / 1

Przykłady

Przykład (kryptografia)

szyfrogram: nzolklohpz mlx mzfpldxldtekst jawny: malopolska noc naukowcow

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 3 / 1

Przykład (steganografia)

Obrazek bez ukrytej wiadomości

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 4 / 1

Przykład (steganografia)

Obrazek z ukrytą wiadomością

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 5 / 1

Przykład (steganografia)

Obrazek pokazujący różnice pomiędzy pokazanymi wcześniej

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 6 / 1

Chronologia

1 StarożytnośćPowstanie pismaKryptografia – pierwsze szyfry monoalfabetyczneSteganografia w starożytnej GrecjiSzyfry rzymskie

2 Średniowiecze1466 – Rewolucja Albertiego1553 – Szyfr Vigenere’a

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 7 / 1

Starożytność Powstanie pisma

Pierwsze alfabety

około 3600 lat p.n.e. : Pismo klinowe –Sumerowie, hieroglify – Egipcjanie

około 1600 lat p.n.e. : Alfabet – Fenicjanie

Alfabet jawny

Znaki za pomocą których zapisujemy wiadomość nieszyfrowaną (plaintext).

Alfabet tajny

Znaki odpowiadające alfabetowi jawnemu w tekście zaszyfrowanym.

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 8 / 1

Starożytność Powstanie pisma

Pierwsze alfabety

około 3600 lat p.n.e. : Pismo klinowe –Sumerowie, hieroglify – Egipcjanie

około 1600 lat p.n.e. : Alfabet – Fenicjanie

Alfabet jawny

Znaki za pomocą których zapisujemy wiadomość nieszyfrowaną (plaintext).

Alfabet tajny

Znaki odpowiadające alfabetowi jawnemu w tekście zaszyfrowanym.

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 8 / 1

Starożytność Powstanie pisma

Pierwsze alfabety

około 3600 lat p.n.e. : Pismo klinowe –Sumerowie, hieroglify – Egipcjanie

około 1600 lat p.n.e. : Alfabet – Fenicjanie

Alfabet jawny

Znaki za pomocą których zapisujemy wiadomość nieszyfrowaną (plaintext).

Alfabet tajny

Znaki odpowiadające alfabetowi jawnemu w tekście zaszyfrowanym.

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 8 / 1

Starożytność Powstanie pisma

Pierwsze alfabety

około 3600 lat p.n.e. : Pismo klinowe –Sumerowie, hieroglify – Egipcjanie

około 1600 lat p.n.e. : Alfabet – Fenicjanie

Alfabet jawny

Znaki za pomocą których zapisujemy wiadomość nieszyfrowaną (plaintext).

Alfabet tajny

Znaki odpowiadające alfabetowi jawnemu w tekście zaszyfrowanym.

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 8 / 1

Starożytność Kryptografia – pierwsze szyfry monoalfabetyczne

Atbasz – jeden z pierwszych szyfrów

600-500 lat p.n.e. : Hebrajscy uczeni używają prostych szyfrów np.Atbasz

Szyfr monoalfabetyczny

Szyfr, w którym jednej literze alfabetu tajnego odpowiada dokładnie jednalitera alfabetu jawnego.

A // // Z

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 9 / 1

Starożytność Kryptografia – pierwsze szyfry monoalfabetyczne

Atbasz – jeden z pierwszych szyfrów

600-500 lat p.n.e. : Hebrajscy uczeni używają prostych szyfrów np.Atbasz

Szyfr monoalfabetyczny

Szyfr, w którym jednej literze alfabetu tajnego odpowiada dokładnie jednalitera alfabetu jawnego.

A // // Z

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 9 / 1

Starożytność Kryptografia – pierwsze szyfry monoalfabetyczne

Atbasz. Przykład

A B C D E F G H I J K L M

Z Y X W V U T S R Q P O N

Tablica: kodowania za pomocą Atbasza

Przykład szyfrowania

jawny K R Y P T O G R A F I A AAAatbasz P I B K G L T I Z U R Z ZZZ

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 10 / 1

Starożytność Kryptografia – pierwsze szyfry monoalfabetyczne

Atbasz. Przykład

A B C D E F G H I J K L M

Z Y X W V U T S R Q P O N

Tablica: kodowania za pomocą Atbasza

Przykład szyfrowania

jawny K R Y P T O G R A F I A AAA

atbasz P I B K G L T I Z U R Z ZZZ

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 10 / 1

Starożytność Kryptografia – pierwsze szyfry monoalfabetyczne

Atbasz. Przykład

A B C D E F G H I J K L M

Z Y X W V U T S R Q P O N

Tablica: kodowania za pomocą Atbasza

Przykład szyfrowania

jawny K R Y P T O G R A F I A AAAatbasz P I B K G L T I Z U R Z ZZZ

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 10 / 1

Starożytność Kryptografia – pierwsze szyfry monoalfabetyczne

Atbasz. Zadanie

Zadanie 1.

PLNKFGVIMRVYZXZ

NLQHGIBQVPQVIAB

HAXAVKZMPLRIZMB

YFPZHGIZHABNMRV

Rozwiązania

KOMPUTER NIE BACA

MOJ STRYJEK JERZY

SZCZEPAN KOI RANY

BUKA STRASZY MNIE

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 11 / 1

Starożytność Kryptografia – pierwsze szyfry monoalfabetyczne

Atbasz. Zadanie

Zadanie 1.

PLNKFGVIMRVYZXZ

NLQHGIBQVPQVIAB

HAXAVKZMPLRIZMB

YFPZHGIZHABNMRV

Rozwiązania

KOMPUTER NIE BACA

MOJ STRYJEK JERZY

SZCZEPAN KOI RANY

BUKA STRASZY MNIE

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 11 / 1

Starożytność Steganografia w starożytnej Grecji

Przykłady steganografii w starożytności

400 p. n. e. Niewolnik z tatuażem na głowie

przesłanie informacji na tabliczce do pisania (drewnianej descepokrytej woskiem) zapisanej nie w sposób tradycyjny, poprzezwykonanie liter w wosku, lecz umieszczenie przekazu bezpośrednio nadesce

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 12 / 1

Starożytność Steganografia w starożytnej Grecji

Przykłady steganografii w starożytności

400 p. n. e. Niewolnik z tatuażem na głowie

przesłanie informacji na tabliczce do pisania (drewnianej descepokrytej woskiem) zapisanej nie w sposób tradycyjny, poprzezwykonanie liter w wosku, lecz umieszczenie przekazu bezpośrednio nadesce

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 12 / 1

Starożytność Steganografia w starożytnej Grecji

Spartańska steganografia

Rysunek: Skytale

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 13 / 1

Starożytność Szyfry rzymskie

Szyfr Cezara

Wymyślony i używany przez pierwszegocesarza Imperium Rzymskiego.

Szyfrowanie polega na przesunięciualfabetu jawnego o 3 litery w prawo.

Później został uogólniony o przesuwanieo dowolną liczbę liter w prawo.

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 14 / 1

Starożytność Szyfry rzymskie

Szyfr Cezara

Wymyślony i używany przez pierwszegocesarza Imperium Rzymskiego.

Szyfrowanie polega na przesunięciualfabetu jawnego o 3 litery w prawo.

Później został uogólniony o przesuwanieo dowolną liczbę liter w prawo.

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 14 / 1

Starożytność Szyfry rzymskie

Szyfr Cezara

Wymyślony i używany przez pierwszegocesarza Imperium Rzymskiego.

Szyfrowanie polega na przesunięciualfabetu jawnego o 3 litery w prawo.

Później został uogólniony o przesuwanieo dowolną liczbę liter w prawo.

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 14 / 1

Starożytność Szyfry rzymskie

Szyfr Cezara. Przykład

A B C D E F G H I J K ... P Q R ... Y Z

D E F G H I J K L M N ... S T U ... B C

Tablica: kodowania szyfrem Cezara z przesunięciem o 3

Przykład szyfrowania

jawny K R Y P T O G R A F I A AAAcezar N U B S W R J U D I L D DDD

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 15 / 1

Starożytność Szyfry rzymskie

Szyfr Cezara. Przykład

A B C D E F G H I J K ... P Q R ... Y Z

D E F G H I J K L M N ... S T U ... B C

Tablica: kodowania szyfrem Cezara z przesunięciem o 3

Przykład szyfrowania

jawny K R Y P T O G R A F I A AAA

cezar N U B S W R J U D I L D DDD

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 15 / 1

Starożytność Szyfry rzymskie

Szyfr Cezara. Przykład

A B C D E F G H I J K ... P Q R ... Y Z

D E F G H I J K L M N ... S T U ... B C

Tablica: kodowania szyfrem Cezara z przesunięciem o 3

Przykład szyfrowania

jawny K R Y P T O G R A F I A AAAcezar N U B S W R J U D I L D DDD

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 15 / 1

Starożytność Szyfry rzymskie

Szyfr Cezara. Zadanie

Zadanie 2.

GGG PARKQVUJGPQOPK

JJJ YAXBCBINIMJWTX

NNN XEBJNFCBQYJBJN

RRR DRDGZVTIFNVIFN

Rozwiązania

6 JULEK PODAJ KIJE

9 PROSTSZE ZDANKO

13 KROWA SPOD LWOWA

17 MAM PIEC ROWEROW

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 16 / 1

Starożytność Szyfry rzymskie

Szyfr Cezara. Zadanie

Zadanie 2.

GGG PARKQVUJGPQOPK

JJJ YAXBCBINIMJWTX

NNN XEBJNFCBQYJBJN

RRR DRDGZVTIFNVIFN

Rozwiązania

6 JULEK PODAJ KIJE

9 PROSTSZE ZDANKO

13 KROWA SPOD LWOWA

17 MAM PIEC ROWEROW

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 16 / 1

Średniowiecze 1466 – Rewolucja Albertiego

Szyfr Albertiego – pierwszy szyfr polialfabetyczny

Szyfr polialfabetyczny

Szyfr w którym jednej literze z alfabetu jawnegoodpowiada, wiele liter z alfabetów tajnych.

A

�� �� ''B C D

Rysunek: Leon BattistaAlberti

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 17 / 1

Średniowiecze 1553 – Szyfr Vigenere’a

Szyfr Vigenere’a – szyfr polialfabetyczny

Szyfr ten błędnie został przypisany twórcy bardziej skomplikowanegoszyfru Blaise’owi de Vigenere.

Po raz pierwszy został opisany przez Giovana Batista Belaso w 1553

Do szyfrowania korzysta się z 26 alfabetów tajnych, którekonstruowane są w podany niżej sposób.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y ZB C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z AC D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B...

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 18 / 1

Średniowiecze 1553 – Szyfr Vigenere’a

Szyfr Vigenere’a – szyfr polialfabetyczny

Szyfr ten błędnie został przypisany twórcy bardziej skomplikowanegoszyfru Blaise’owi de Vigenere.

Po raz pierwszy został opisany przez Giovana Batista Belaso w 1553

Do szyfrowania korzysta się z 26 alfabetów tajnych, którekonstruowane są w podany niżej sposób.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y ZB C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z AC D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B...

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 18 / 1

Średniowiecze 1553 – Szyfr Vigenere’a

Szyfr Vigenere’a – szyfr polialfabetyczny

Szyfr ten błędnie został przypisany twórcy bardziej skomplikowanegoszyfru Blaise’owi de Vigenere.

Po raz pierwszy został opisany przez Giovana Batista Belaso w 1553

Do szyfrowania korzysta się z 26 alfabetów tajnych, którekonstruowane są w podany niżej sposób.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z AC D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B...

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 18 / 1

Średniowiecze 1553 – Szyfr Vigenere’a

Szyfr Vigenere’a – szyfr polialfabetyczny

Szyfr ten błędnie został przypisany twórcy bardziej skomplikowanegoszyfru Blaise’owi de Vigenere.

Po raz pierwszy został opisany przez Giovana Batista Belaso w 1553

Do szyfrowania korzysta się z 26 alfabetów tajnych, którekonstruowane są w podany niżej sposób.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y ZB C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A

C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B...

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 18 / 1

Średniowiecze 1553 – Szyfr Vigenere’a

Szyfr Vigenere’a – szyfr polialfabetyczny

Szyfr ten błędnie został przypisany twórcy bardziej skomplikowanegoszyfru Blaise’owi de Vigenere.

Po raz pierwszy został opisany przez Giovana Batista Belaso w 1553

Do szyfrowania korzysta się z 26 alfabetów tajnych, którekonstruowane są w podany niżej sposób.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y ZB C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z AC D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B

...

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 18 / 1

Średniowiecze 1553 – Szyfr Vigenere’a

Szyfr Vigenere’a – szyfr polialfabetyczny

Szyfr ten błędnie został przypisany twórcy bardziej skomplikowanegoszyfru Blaise’owi de Vigenere.

Po raz pierwszy został opisany przez Giovana Batista Belaso w 1553

Do szyfrowania korzysta się z 26 alfabetów tajnych, którekonstruowane są w podany niżej sposób.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y ZB C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z AC D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B...

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 18 / 1

Średniowiecze 1553 – Szyfr Vigenere’a

Szyfr Vigenere’a. Przykład

Tabela Vigenere’a

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y ZB C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z AC D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B

Przykład szyfrowania z kluczem ’ABC’

jawny K R Y P T O G R A F I A AAAklucz A B C A B C A B C A B C ABC

szyfr K S A P U Q G S C F J C ABC

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 19 / 1

Średniowiecze 1553 – Szyfr Vigenere’a

Szyfr Vigenere’a. Przykład

Tabela Vigenere’a

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y ZB C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z AC D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B

Przykład szyfrowania z kluczem ’ABC’

jawny K R Y P T O G R A F I A AAAklucz A B C A B C A B C A B C ABC

szyfr K S A P U Q G S C F J C ABC

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 19 / 1

Średniowiecze 1553 – Szyfr Vigenere’a

Szyfr Vigenere’a. Przykład

Tabela Vigenere’a

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y ZB C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z AC D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B

Przykład szyfrowania z kluczem ’ABC’

jawny K R Y P T O G R A F I A AAAklucz A B C A B C A B C A B C ABC

szyfr K S A P U Q G S C F J C ABC

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 19 / 1

Średniowiecze 1553 – Szyfr Vigenere’a

Szyfr Vigenere’a. Zadanie

Zadanie 2.

RAKRE KEH CKSYXBHALOGEN

ECIZGI ZP ZOSPQRPOGANIN

WONAY YOSNV TQIYINWAZJA

LAXGC UGKA YGSEWBAGNETY

Rozwiązania

KAZDY GRA CZESTO

POCZTA MA LISCIE

OBRAZ POKAZ TRZY

KARTY BIJA STOLY

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 20 / 1

Średniowiecze 1553 – Szyfr Vigenere’a

Szyfr Vigenere’a. Zadanie

Zadanie 2.

RAKRE KEH CKSYXBHALOGEN

ECIZGI ZP ZOSPQRPOGANIN

WONAY YOSNV TQIYINWAZJA

LAXGC UGKA YGSEWBAGNETY

Rozwiązania

KAZDY GRA CZESTO

POCZTA MA LISCIE

OBRAZ POKAZ TRZY

KARTY BIJA STOLY

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 20 / 1

Średniowiecze 1553 – Szyfr Vigenere’a

Źródła

Marcin Karbowski (2007)

Podstawy kryptografii. Wydanie II

Wydawnictwo Helion.

http://www.futureboy.us/stegano/encinput.html

http://simonsingh.net/The Black Chamber/caesar.html

Wikipedia - Oś czasu kryptografii

https://en.wikipedia.org/wiki/Timeline of cryptography

Wikipedia - Artykuł o historii kryptografii

https://en.wikipedia.org/wiki/History of cryptography

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 21 / 1

Średniowiecze 1553 – Szyfr Vigenere’a

Dziękujemy za uwagę

Cezary Drak & Jakub Olczyk (Slimak) Historia kryptografii 25 września 2015 22 / 1