Tölvunarfræði/Dulkóðun

Úr Wikibókunum, frjálsa kennslubókasafninu
Jump to navigation Jump to search

Dulkóðun er íslenskt orð yfir enska orðið encryption. Dulkóðun felst í því að umrita upplýsingar á þann máta að óviðkomandi komist ekki yfir þær. Aðeins þeir sem eiga að fá upplýsingarnar geta án vandræða, með réttum aðferðum lesið úr þeim.

Elstu heimildir um notkun dulkóðunar eru frá Egyptalandi síðan u.þ.b. 1900 f.Kr, og frá Mesópótamíu 1500 f.Kr. Einnig er talið að hebreskir fræðimenn hafi notað dulritun í kringum 600-500 f.Kr. Þeir notuðu meðal annars reiknirit (e. algorithms) við sína dulkóðun. Ein þekktasta dulkóðunaraðferðin er Caesar cipher sem er nefnd eftir Júlíusi Sesari, og var notuð til að koma hernaðarlegum skilaboðum milli hershöfðingja.

Í seinni heimstyrjöldinni og með tilkomu tölva urðu miklar framfarir í dulkóðun. Í dag er dulkóðun ennþá notuð í hernaði en einnig á ýmsan annan máta í okkar daglegu lífi. Dulkóðun er notuð víða í tengslum við netsamskipti, rafrænar skráningar, fjármálafyrirtæki og fjölmargt annað sem fólk vill ekki að hver sem er komist í.

Aðferðir við dulkóðun[breyta]

Umskiptidulritun[breyta]

Í umskiptidulritun eða substitution cipher er stöfunum í stafrófinu skipt út fyrir stafi í rugluðu stafrófi. Gallinn við þessa aðferð er að hún er nær alltaf auðleysanleg, sérstaklega með tilkomu tölvutækninnar.

    Dæmi:
           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
           J L P A W I Q B C T R Z Y D S K E G F X H U O N V M
           Ódulkóðaður texti: hello world
           Dulkóðaður texti: BWZZS OSGZA

Annað afbrigði af þessari tegund dulkóðunar er að láta ruglaða stafrófið byrjaði á lykilorði sem er síðan nauðsynlegt að koma til viðtakanda svo hann geti ráðið skilaboðin. Eftir lykilorðið heldur stafrófið áfram á síðasta stafinum í orðinu.

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

Umskiptidulritun er hægt að afkóða með því að nota tíðnigreiningu. Þá er tíðni stafa skoðuð og borin saman við algengi stafa í því tungumáli sem skilaboðin voru skrifuð á.

Caesar cipher[breyta]

Ein þekktasta tegund umskiptidulritunar er Ceasar cipher, sem er einföld dulkóðun. Þar er hver stafur í skilaboðunum færður til hliðar um ákveðið marga stafi í stafrófinu. Með skilaboðunum varð að fylgja lykill sem sagði til um hversu oft átti að færa stafinn. Þegar stafrófið endar ætti að fara aftur á byrjun og halda áfram þangað til allt stafrófið hefur hliðrast.

Ceazer ziper

One-time-pad[breyta]

One time pad aðferðin var fyrst fundin upp af Frank Miller árið 1882. Claude Shannon sannaði síðan árið 1945 að sé aðferðin notuð rétt er hún óbrjótanleg. Skilaboðin eru dulkóðuð með því að nota binary stafi og jafnlanga handahófskennda runu af bókstöfum. Fyrir hvern staf í skilaboðunum er notaður einn stafur í handahófsrununni og XOR-gildi þeirra reiknað. Lykillinn að dulkóðuninni eru handahófskennda runan af bókstöfum.

Til að þessi gerð dulkóðunar sé óbrjótanleg þarf að fara eftir ákveðnum reglum sem eru eftirfarandi:

  • One time pad verður að innihalda algörlega handahófskennda runu bókstafa.
  • Runan verður að vera að lámarki jafnlöng og skilaboðin sem á að dulkóða.
  • Það má ekki endurnota rununa.

Leynilyklaaðferð[breyta]

Leynilyklaaðferð eða Symmetric-key cryptography felst í því að báðir aðilar hafa sama lykil til að dulkóða og afkóða skilaboð. Lykilinn verður að geyma vel og má ekki senda með dulkóðuðu skilaboðunum því hver sem hefur hann getur lesið skilaboðin.

Dreifi-leynilyklaaðferð[breyta]

Dreifi-leynilyklaaðferð eða Public-key cryptography felst í að búnir eru til tveir stærðfræðilega tengdir lyklar og er annar þeirra opinber (dreifilykillinn) en leynilykilinum er haldið leyndum. Skilaboðin eru síðan dulkóðuð með dreifilyklinum en afkóðuð með leynilyklinum. Dæmi um þessa aðferð er SSL dulkóðunaraðferðin sem er notuð á mörgum vefsíðum. Dreifi-leynilyklaaðferðin er ekki fullkomlega örugg eins og one time pad, en hún er mun þægilegri í notkun. Þegar tryggt er að leynilykillinn sé öruggur þá er þessi aðferð þó mjög traust.

Dulkóðunarvélar[breyta]

Fram á 20. öld hafði dulkóðun yfirleitt verið tiltölulega einföld og einstaklingar gátu ráðið langflest dulkóðuð skilaboð með þekktum aðferðum. Eftir því sem tækniþekkingu fleygði fram fóru menn að smíða vélar sem gátu dulkóðað og afkóðað á miklu flóknari hátt en áður hafði þekkst. Fyrstu nothæfu dulkóðunarvélarnar voru smíðaðar snemma á 3. áratugnum og urðu fljótt mjög mikilvægar í hernaði.

Enigma[breyta]

Ein þekktasta dulkóðunarvélin var Enigma sem var fundin upp af þýska verkfræðingnum Arthur Scherbius árið 1918. Vélin var upphaflega seld á opnum markaði og notuð af fjölda aðila. Árið 1926 keypti þýski sjóherinn nokkrar vélar, betrumbætti þær, og hóf að nota til að dulkóða hernaðarleg skilaboð. Fyrstir til að ráða dulmál Enigma voru pólsku stærðfræðingarnir Jerzy Rozycki, Henryk Zygalski og Marian Rejewski árið 1933 og gerðu pólska hernum þannig kleift að fylgjast náið með dulmálssendingum Þjóðverja. Árið 1938 breytti þýski herinn vélinni enn meira þannig að ekki var lengur hægt að ráða skilaboðin. Pólsku stærðfræðingarnir gengu þá til liðs við breska dulmálssérfræðinga sem smíðuðu sérstakar afkóðunarvélar, Bombas, eftir forskrift Alans Turing. Að lokum tókst að ráða skilaboð Enigma á ný árið 1941, og telja margir að það afrek hafi stytt stríðið um allt að tvö ár.

Heimildir[breyta]

https://en.wikipedia.org/wiki/Public-key_encryption

http://www.visindavefur.is/svar.php?id=5735

https://en.wikipedia.org/wiki/Encryption

http://www.sigurjon.net/files/2005_10_14_Dulritun.pdf