Одноразовая система шифрования

Почти все применяемые на практике шифры характеризуются как условно надежные, поскольку они могут быть в принципе раскрыты при наличии неограниченных вычислительных возможностей. Абсолютно надежные шифры нельзя разрушить даже при использовании неограниченных вычислительных возможностей. Существует единственный такой шифр, применяемый на практике, – одноразовая система шифрования. Характерной особенностью одноразовой системы шифрования является одноразовое использование ключевой последовательности, длина которой равна длине шифруемого текста.

Одноразовая система шифрует исходный открытый текст в шифртекст посредством подстановки Цезаря с переменным случайным ключом

С_i = (M_i+K_i) mod m , (1)

где M_i – числовой код буквы открытого текста, K_i – i-й элемент случайной ключевой последовательности; С_i – числовой код соответствующей буквы шифртекста; m – число букв в алфавите.

Ключевая последовательность одноразовой системы представляет собой набор дискретных случайных величин.

Процедура расшифрования описывается соотношением

М_i = (С_i – K_i) mod m . (2)

Одноразовая система изобретена в 1917 г. американцами Дж.Моборном и Г.Вернамом. Для реализации этой системы подстановки иногда используют одноразовый блокнот. Этот блокнот составлен из отрывных страниц, на каждой из которых напечатана таблица со случайными числами (ключами) К_i. Блокнот выполняется в двух экземплярах: один используется отправителем, а другой - получателем. Для каждого символа M_i сообщения используется свой ключ К_i из таблицы только один раз. После того как таблица использована, она должна быть удалена из блокнота и уничтожена. Шифрование нового сообщения начинается с новой страницы.

Этот шифр абсолютно надежен, если набор ключей К_i действительно случаен и непредсказуем. Если криптоаналитик попытается использовать для заданного шифртекста все возможные наборы ключей и восстановить все возможные варианты исходного текста, то они все окажутся равновероятными.