Szyfr z kluczem jednorazowym
Z Wikipedii
Algorytm z kluczem jednorazowym (one-time pad) został zaproponowany w 1917 roku przez majora Josepha Mauborgne’a. Algorytm z kluczem jednorazowym jest dużym zbiorem o niepowtarzalnych i przypadkowych sekwencjach znaków. W swojej oryginalnej postaci była to jednorazowa taśma perforowana do dalekopisu. Nadawca używa każdej litery z tego zbioru do zaszyfrowania jednego znaku tekstu jawnego. Szyfrowanie to dodanie modułu 26 jednego znaku tekstu jawnego i znaku jednorazowego klucza. Każdy klucz używany jest tylko raz, do zaszyfrowania tylko jednej wiadomości. Klucz tworzony jest w sposób losowy, przeciwnik nie ma informacji, która może ułatwić złamanie szyfru. Po zaszyfrowaniu wiadomości nadawca niszczy strony lub taśmę perforowaną z wykorzystanym zbiorem znaków. Odbiorca dysponuje identycznym zbiorem i używa tych samych znaków zbioru do odszyfrowania każdego znaku szyfrogram. Podobnie jak nadawca po odszyfrowaniu wiadomości niszczy zbiór znaków stanowiących klucz. Przy nadawaniu nowej wiadomości trzeba zastosować nowy zbiór znaków i nowe znaki klucza. Szyfrowanie z kluczem jednorazowym może być rozszerzone na dane binarne. Zamiast zestawu znaków są stosowane klucze binarne. Metoda generacji i użycia klucza kryptograficznego wymaga by:
1. Klucz użyty do szyfrowania wiadomości był dłuższy lub równy szyfrowanej wiadomości.
2. Klucz musi być wygenerowany w sposób całkowicie losowy (nie może istnieć sposób na odtworzenie klucza na podstawie znajomości działania generatorów liczb pseudolosowych).
3. Klucz nie może być użyty do zaszyfrowania więcej niż jednej wiadomości.
Wykorzystanie tej metody w np. szyfrowaniu XOR, bądź w szyfrze polialfabetycznym zapewnia całkowite bezpieczeństwo wiadomości, ponieważ dla każdej pary M i C (wiadomość i tekst zaszyfrowany) istnieje pasujący do nich klucz, czyli znając jedynie C, możemy dopasować do niego dowolną M o tej samej długości i na ich podstawie wyliczyć pasujący K.
Problem złamania OTP jest podobny do problemu związanego z rozwiązaniem równania: M + K = C w którym znane jest jedynie C. Zakładając, że przeciwnik nie ma dostępu do jednorazowego zestawu znaków stosowanego do szyfrowania wiadomości, można powiedzieć, że jest to idealnie bezpieczny algorytm utajniania. Dowolny szyfrogram może być szyfrogramem dowolnego tekstu jawnego o tej samej długości Algorytm z kluczem jednorazowym znajduje zastosowanie, przede wszystkim w szyfrowaniu wyjątkowo tajnych informacji w kanałach o małej przepustowości.
Litearatura: Bruce Schneier, Kryptografia dla praktyków, WNT, Warszawa, 2002.
