Základní situace

Účelem šifrování je utajit zprávu. Obrázek znázorňuje základní situaci: Alice chce poslat Bobovi zprávu. Text této zprávy nazýváme holý text. Tento holý text Alice zašifruje pomocí předem domluveného šifrovacího postupu a tajného klíče. Tím vznikne zašifrovaný text, který Alice pošle Bobovi. Bob zašifrovaný text pomocí klíče rozšifruje a může si přečíst zprávu.

Šifrovaný text může někdo zachytit (na obrázku je to Eva). Eva se může pokusit zprávu odhalit, má to ale těžké, protože nezná tajný klíč (a případně ani použitý šifrovací princip). Provádí tedy luštění, které je o kus náročnější než rozšifrování.

Pojmy

• Kryptologie je odborný název pro šifrování a luštění šifer. Dvě hlavní části kryptologie jsou kryptografie a kryptoanalýza.
• Kryptografie se zabývá samotnými šifrovacími postupy, které používají ti, kdo spolu chtějí utajeně komunikovat (na obrázku Alice a Bob).
• Kryptoanalýza se zabývá tím, co dělá na obrázku Eva, tedy jak vyluštit zachycenou zprávu, u které neznáme šifrovací klíč či způsob zašifrování.

Typy šifer

• Transpozice mění pouze pořadí písmen, nikoliv jejich vzhled.
• Substituce zachovává pořadí písmen, ale mění jejich podobu.
  • Monoalfabetická substituce nahrazuje jedno písmeno vždy za stejný znak. Příkladem je Caesarova šifra (posun v abecedě).
  • Polyalfabetická substituce nahrazuje písmeno za různé znaky v závislosti na poloze v textu. Příkladem je Vigenèrova šifra
• Steganografie je snaha o úplné utajení existence zprávy, například pomocí neviditelného inkoustu nebo nenápadném skrytí textu v obrázku.

Metody kryptoanalýzy (prolomení šifer)

Útok hrubou silou spočívá ve vyzkoušení všech možných klíčů.

Frekvenční analýza spočívá v analýze frekvencí (četností) znaků ve zprávě. Tento způsob analýzy šifer je založen na využití toho, že písmena v jazyce jsou zastoupena velmi nerovnoměrně, např. v češtině je písmeno E velmi časté, zatímco F málo časté.

Moderní šifry

Moderní šifry jsou výrazně složitější než zápis pozpátku či posun v abecedě, typicky využívají pokročilou matematiku a složité algoritmy. Příkladem moderní šifry je RSA.

Moderní šifry jsou dvou základních typů:

• Symetrické šifry využívají pro šifrování i dešifrování stejný tajný klíč (stejně jako na výše uvedeném obrázku s Alicí a Bobem).
• Asymetrické šifry využívají pro zašifrování veřejný klíč a pro dešifrování tajný soukromý klíč. Tyto šifry lze využít i pro realizaci elektronického podpisu.