Šifrování je proces, kdy se z obecně čitelné sekvence dat (například textu nebo dokumentu) za použití šifrovacího klíče vytvoří šifrovaná sekvence dat. Zašifrovaná data (například text) je bez znalosti šifrovacího klíče nečitelná. Klasická kryptografie se věnuje základnímu druhu šifrování, kde mnohé šifry jdou realizovat jen pomocí papíru a tužky.
Steganografie, aneb když Homerovi píše máma
Steganografická šifra funguje na principu, kdy se šifrovaná zpráva ukryje uvnitř jiného obsahu. Steganografická šifra se dostala i do seriálu Simpsonovi. V patnácté řadě v druhém dílu seriálu Homerova matka Mona posílá pomocí steganografické šifry zprávy Homerovi. Do místních novin umístí článek o jídle. A pokud Homer přečte první písmena na každém řádku získá tak zprávu od své matky.
Dalším příkladem steganografické šifry může být ukrytí obrázku do jiného obrázku. V obrázku níže je ukrytý jiný obrázek. A to tak, že každý pixel originálního obrázku nese v sobě schovanou další informaci.
Nevýhodou steganografických šifer je délka výsledného šifrovaného textu nebo dat. Homerova matka Mona potřebovala celý článek aby Homerovi sdělila jednoduchou větu. A šifrovaný obrázek má v originálu 1 MB aby ukryl obrázek o velikosti 143 kB.
Substituční šifry, aneb první algoritmická šifra
Substituční šifry pracuji na principu, kdy je každý znak nebo symbol nahrazen jiným znakem. Úplně prvním známým algoritmicky řešeným šifrování byla právě substituční šifra a to konkrétně Caesarova šifra.
Caesarova šifra pracuje na principu, kdy každé písmeno je nahrazeno třetím písmenem následujícím. Tedy všechny písmena A se přepíší na D, všechna B na E, všechna C a F... Princip tohoto šifrování je jednoduchý. To s sebou nese nevýhody v podobě snadné prolomitelnosti šifry. Největší nevýhodou tohoto přístupu je, že každý kdo zná algoritmus šifrování, může šifru prolomit. Mezi další nevýhody Caesarovy šifry patří malé množství šifrovacích klíčů. Klíčem k šifrování a dešifrování je právě onen posun písmen. Pokud vezmeme počet písmem v anglické abecedě (26) je to právě 25 posunu, než se šifrované písmeno namapuje opět samo na sebe.
Monoalfabetická substituční šifra, aneb vylepšený Caesar
Monoalfabetická substituční šifra byla nerozluštitelná během celého prvního tisíciletí našeho letopočtu. Inspirovaná byla částečně Caesarovou šifrou. Šifrovacím klíčem byla tabulka, kde se každé písmeno abecedy "náhodně" mapovalo do jiného písmena abecedy. To znamenalo, že existovalo 26! (to je 4×1026) možných variant klíčů, které sloužili k šifrování a dešifrování původního textu.
Příklad šifrovacího klíče:
| Abeceda: | 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 |
| Klíč: | P | D | U | I | R | M | F | O | H | S | B | N | C | G | V | K | T | J | W | E | Y | A | Q | X | Z | L |
Šifrování by pak vypadalo následovně:
| Originální text | a | h | o | j | s | v | e | t | e | |
| Šifrovaný text | P | O | V | S | W | A | R | E | R |
Frekvenční analýza šifrovaného textu
Jde o matematický přístup, jak jde analyzovat a prolomit šifrovaný text. A je to jedna ze slabin ať už Caesarovy šifry nebo Monoalfabetické šifry. Tento přístup je založený na statistických znalostech o přirozeném jazyku. Podstatou je znalost o výskytu a využití jednotlivých písmen a znaků v přirozeném jazyce. Pokud víme, že mezi nejčastěji používanými písmeny anglické abecedy jsou písmena E T A O I N S H R, tak v šifrovaném textu se bude vyskytovat znak do kterého se tato písmena zobrazili ve stejném poměru. Největší síla frekvenční analýzy se ukáže v okamžik, kdy kromě šifrovaného testu má útočník k dispozici i část nešifrovaného textu. V ten okamžik jde dešifrovat klíč poměrně snadno, následně se šifrovací klíč aplikuje na ostatní šifrovaná data a informace je odhalena.
V dalších článcích se podíváme na další klasické šifry. Postupně se dostaneme k symetrických a asymetrickým šifrovacím algoritmům, které se využívají například pro šifrování dat při prohlížení webových stránek (protokol HTTPS) nebo při elektronickém podpisu.
