Элементарные шифры на понятном языке / Хабр
Привет, Хабр!
Все мы довольно часто слышим такие слова и словосочетания, как «шифрование данных», «секретные шифры», «криптозащита», «шифрование», но далеко не все понимают, о чем конкретно идет речь. В этом посте разберемся, что из себя представляет шифрование и рассмотрим элементарные шифры с тем расчетом, чтобы даже далекие от IT люди поняли суть этого явления.
Прежде всего, разберемся в терминологии.
Шифрование – это такое преобразование исходного сообщения, которое не позволит всяким нехорошим людям прочитать данные, если они это сообщение перехватят. Делается это преобразование по специальным математическим и логическим алгоритмам, некоторые из которых мы рассмотрим ниже.
Исходное сообщение – это, собственно, то, что мы хотим зашифровать. Классический пример — текст.
Шифрованное сообщение – это сообщение, прошедшее процесс шифрования.
Шифр — это сам алгоритм, по которому мы преобразовываем сообщение.
Ключ — это компонент, на основе которого можно произвести шифрование или дешифрование.
Алфавит – это перечень всех возможных символов в исходном и зашифрованном сообщении. Включая цифры, знаки препинания, пробелы, отдельно строчные и заглавные буквы и т.д.
Теперь, когда мы говорим на более-менее одном языке, разберем простые шифры.
Шифр Атбаша
Самый-самый простой шифр. Его суть – переворот алфавита с ног на голову.
Например, есть у нас алфавит, который полностью соответствует обычной латинице.
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
Для реализации шифра Атбаша просто инвертируем его. «А» станет «Z», «B» превратится в «Y» и наоборот. На выходе получим такую картину:
И теперь пишем нужное сообшение на исходном алфавите и алфавите шифра
Исходное сообщение: I love habr
Зашифрованное: r olev szyi
Шифр Цезаря
Тут добавляется еще один параметр — примитивный ключ в виде числа от 1 до 25 (для латиницы).
На практике, ключ будет от 4 до 10.
Опять же, для наглядности, возьмем латиницу
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
И теперь сместим вправо или влево каждую букву на ключевое число значений.
Например, ключ у нас будет 4 и смещение вправо.
Исходный алфавит: 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
Зашифрованный: w x y z a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v
Пробуем написать сообщение:
hello world
Шифруем его и получаем следующий несвязный текст:
dahhk sknhz
Простейший шифр на основе бинарной логики, который обладает абсолютной криптографической стойкостью. Без знания ключа, расшифровать его невозможно (доказано Клодом Шенноном).
Исходный алфавит — все та же латиница.
Сообщение разбиваем на отдельные символы и каждый символ представляем в бинарном виде.
Классики криптографии предлагают пятизначный код бодо для каждой буквы. Мы же попробуем изменить этот шифр для кодирования в 8 бит/символ на примере ASCII-таблицы. Каждую букву представим в виде бинарного кода.
Теперь вспомним курс электроники и элемент «Исключающее ИЛИ», также известный как XOR.
XOR принимает сигналы (0 или 1 каждый), проводит над ними логическую операцию и выдает один сигнал, исходя из входных значений.
Если все сигналы равны между собой (0-0 или 1-1 или 0-0-0 и т.д.), то на выходе получаем 0.
Если сигналы не равны (0-1 или 1-0 или 1-0-0 и т.д.), то на выходе получаем 1.
Теперь для шифровки сообщения, введем сам текст для шифровки и ключ такой же длины. Переведем каждую букву в ее бинарный код и выполним формулу сообщение XOR ключ
Например:
сообщение: LONDON
ключ: SYSTEM
Переведем их в бинарный код и выполним XOR:
01001100 01001111 01001110 01000100 01001111 01001110 01010011 01011001 01010011 01010100 01000101 01001101 _______________________________________________________ 00011111 00010110 00011101 00010000 00001010 00000011
В данном конкретном примере на месте результирующих символов мы увидим только пустое место, ведь все символы попали в первые 32 служебных символа.
Однако, если перевести полученный результат в числа, то получим следующую картину:
31 22 29 16 10 3.
С виду — совершенно несвязный набор чисел, но мы-то знаем.
Шифр кодового слова
Например, возьмем для разнообразия, кириллический алфавит.
абвгдеёжзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя
Придумаем кодовое слово. Например, «Лукоморье». Выдернем из него все повторяющиеся символы. На выходе получаем слово «Лукомрье».
Теперь вписываем данное слово в начале алфавита, а остальные символы оставляем без изменений.
абвгдеёжзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя лукомрьеабвгдёжзийнпстфхцчшщъыэюя
И теперь запишем любое сообщение и зашифруем его.
"Златая цепь на дубе том"
Получим в итоге следующий нечитаемый бред:
"Адлпля хриы жл мсур пиё"
Шифр Плейфера
Классический шифр Плейфера предполагает в основе матрицу 5х5, заполненную символами латинского алфавита (i и j пишутся в одну клетку), кодовое слово и дальнейшую манипуляцию над ними.
Пусть кодовое слово у нас будет «HELLO».
Сначала поступаем как с предыдущим шифром, т.е. уберем повторы и запишем слово в начале алфавита.
Теперь возьмем любое сообщение. Например, «I LOVE HABR AND GITHUB».
Разобьем его на биграммы, т.е. на пары символов, не учитывая пробелы.
IL OV EH AB RA ND GI TH UB.
Если бы сообщение было из нечетного количества символов, или в биграмме были бы два одинаковых символа (LL, например), то на место недостающего или повторившегося символа ставится символ X.
Шифрование выполняется по нескольким несложным правилам:
1) Если символы биграммы находятся в матрице на одной строке — смещаем их вправо на одну позицию. Если символ был крайним в ряду — он становится первым.
Например, EH становится LE.
2) Если символы биграммы находятся в одном столбце, то они смещаются на одну позицию вниз. Если символ находился в самом низу столбца, то он принимает значение самого верхнего.
Например, если бы у нас была биграмма LX, то она стала бы DL.
3) Если символы не находятся ни на одной строке, ни на одном столбце, то строим прямоугольник, где наши символы — края диагонали. И меняем углы местами.
Например, биграмма RA.
По этим правилам, шифруем все сообщение.
IL OV EH AB RA ND GI TH UB. KO HY LE HG EU MF BP QO QG
Если убрать пробелы, то получим следующее зашифрованное сообщение:
KOHYLEHGEUMFBPQOQG
Поздравляю.
После прочтения этой статьи вы хотя бы примерно понимаете, что такое шифрование и знаете как использовать некоторые примитивные шифры и можете приступать к изучению несколько более сложных образцов шифров, о которых мы поговорим позднее.
Спасибо за внимание.
Бинарные коды |
Нашли ошибку? Сообщите нам | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Термин «бинарный» по смыслу — состоящий из двух частей, компонентов. Таким образом бинарные коды это коды которые состоят только из двух символьных состояний например черный или белый, светлый или темный, проводник или изолятор. Бинарный код в цифровой технике это способ представления данных (чисел, слов и других) в виде комбинации двух знаков, которые можно обозначить как 0 и 1. Знаки или единицы БК называют битами. Одним из обоснований применения БК является простота и надежность накопления информации в каком-либо носителе в виде комбинации всего двух его физических состояний, например в виде изменения или постоянства светового потока при считывании с оптического кодового диска. Двоичный код В цифровой технике способ представления данных (чисел, слов и других) в виде комбинации двух знаков, которые можно обозначить как 0 и 1. Знаки или единицы ДК называют битами. Одним из обоснований применения ДК является простота и надежность накопления информации в каком-либо носителе в виде комбинации всего двух его физических состояний, например в виде изменения или постоянства магнитного потока в данной ячейке носителя магнитной записи. Наибольшее число, которое может быть выражено двоичным кодом, зависит от количества используемых разрядов, т.е. от количества битов в комбинации, выражающей число. Например, для выражения числовых значений от 0 до 7 достаточно иметь 3-разрядный или 3-битовый код:
Отсюда видно, что для числа больше 7 при 3-разрядном коде уже нет кодовых комбинаций из 0 и 1. Переходя от чисел к физическим величинам, сформулируем вышеприведенное утверждение в более общем виде: наибольшее количество значений m какой-либо величины (температуры, напряжения, тока и др.), которое может быть выражено двоичным кодом, зависит от числа используемых разрядов n как m=2n. Если n=3, как в рассмотренном примере, то получим 8 значений, включая ведущий 0.
Двоичный код является многошаговым кодом. Это означает, что при переходе с одного положения (значения) в другое могут изменятся несколько бит одновременно. Например число 3 в двоичном коде = 011. Число же 4 в двоичном коде = 100. Соответственно при переходе от 3 к 4 меняют свое состояние на противоположное все 3 бита одновременно. Считывание такого кода с кодового диска привело бы к тому, что из-за неизбежных отклонений (толеранцев) при производстве кодового диска изменение информации от каждой из дорожек в отдельности никогда не произойдет одновременно. Это в свою очередь привело бы к тому, что при переходе от одного числа к другому кратковременно будет выдана неверная информация. Код Грея Грей-код является так называемым одношаговым кодом, т.е. при переходе от одного числа к другому всегда меняется лишь какой-то один из всех бит. Погрешность при считывании информации с механического кодового диска при переходе от одного числа к другому приведет лишь к тому, что переход от одного положения к другом будет лишь несколько смещен по времени, однако выдача совершенно неверного значения углового положения при переходе от одного положения к другому полностью исключается.
Преимуществом Грей-кода является также его способность зеркального отображения информации. Так, инвертируя старший бит, можно простым образом менять направление счета и таким образом подбирать к фактическому (физическому) направлению вращения оси. Поскольку информация выраженная в Грей-коде имеет чисто кодированный характер не несущей реальной числовой информации должен он перед дальнейшей обработкой сперва преобразован в стандартный бинарный код. Осуществляется это при помощи преобразователя кода (декодера Грей-Бинар) который к счастью легко реализуется с помощью цепи из логических элементов «исключающее или» ( XOR ) как программным так и аппаратным способом. Соответствие десятичных чисел в диапазоне от 0 до 15 двоичному коду и коду Грея
Код Gray-Excess
Обычный одношаговый Грей-код подходит для разрешений, которые могут быть представлены в виде числа возведенного в степень 2. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Так при вышеупомянутом переходе от числа 3 к числу 4 очень вероятна кратковременная выдача числа 7 когда, например, старший бит во время перехода поменял свое значение немного раньше чем остальные. Чтобы избежать этого, применяется так называемый одношаговый код, например так называемый Грей-код.
Изменение направления счета таким образом может легко изменяться управляя так называемым входом » Complement «. Выдаваемое значение может таким образом быть возрастающим или спадающим при одном и том же физическом направлении вращения оси.
значение
В случаях где надо реализовать другие разрешения из обычного Грей-кода вырезается и используется средний его участок. Таким образом сохраняется «одношаговость» кода. Однако числовой диапазон начинается не с нуля, а смещается на определенное значение. При обработке информации от генерируемого сигнала отнимается половина разницы между первоначальным и редуцированным разрешением. Такие разрешения как например 360? для выражения угла часто реализуются этим методом. Так 9-ти битный Грей-код равный 512 шагов, урезанный с обеих сторон на 76 шагов будет равен 360°.
Преобразователь двоичного кода — Переводчик
Поиск инструмента
Найдите инструмент в dCode по ключевым словам:Просмотрите полный список инструментов dCode
Двоичный код
Инструмент для преобразования двоичных файлов. Двоичный код — это числовая система с основанием 2, используемая в информатике/компьютерном коде.
Результаты
Двоичный код — dCode
Теги: Арифметика, Кодировка символов, Подстановочный шифр
Поделиться
dCode и многое другое головоломки и задачи, которые нужно решать каждый день!
Предложение ? обратная связь? Жук ? идея ? Запись в dCode !
Преобразователь двоичного кода в текст (ASCII)
Двоичный код часто используется для кодирования текста в ASCII, используйте специальную страницу для преобразования двоичного кода в текст:
⮞ Перейдите к: Код ASCII
Преобразователь двоичного кода в числовой
Двоичные записанные числа00000001 00000100 00010000 01000000
| Дисплей | Двоичное число и его десятичное представление в системе счисления 10 Только десятичные результаты с основанием 10 |
См.
0 = 101_{2} $
Метод заключается в последовательных делениях на $2$ и отметке остатка ($0$ или $1$) в обратном порядке.
Пример: С числом 6: $6/2=3$ остается $0$, затем $3/2=1$ остается $1$, затем $1/2=0$ остается $1$. Последовательные остатки равны $0,1,1$, поэтому $6_{10}$ записывается как $110_{2}$ в двоичном формате .
Как преобразовать текст в двоичный файл?
Свяжите с каждой буквой алфавита число, например, используя код A1Z26 или код ASCII. Это заменит каждую букву числом, которое затем можно будет преобразовать в двоичное (см. выше). 90 = 7 (основание 10)
Что такое двоичное кодирование?
Двоичный файл может хранить любое число. Следовательно, из таблицы кодирования можно закодировать что угодно в двоичном виде .
Наиболее распространенной кодировкой в информатике является кодировка ASCII, для которой A=65, B=66 и т. д.
Существуют и другие классические коды, такие как A1Z26 (где A=1 и Z=26) его бинарная форма.
Что такое двоичный язык?
Двоичный язык — это ругательное выражение, которое мало что значит. Бинарного языка нет. Однако в компьютерных науках любой язык программирования имеет перевод на машинный язык, который сам может быть написан на основе чисел, и поэтому в двоичном коде . Это, вероятно, то, что подразумевается под термином бинарный язык .
Как перевести двоичный код?
Двоичный код напрямую не транслируется, любое число, закодированное в двоичном коде , остается числом. С другой стороны, в информатике принято использовать двоичный код для хранения текста, например, с помощью таблицы ASCII, которая связывает число с буквой. Переводчик ASCII доступен на dCode.
Что такое бит? (Определение)
Бит (сокращение двоичной цифры) — это символ в двоичной записи: 0 или 1.
Зачем определять количество бит?
В компьютерной информатике размер ограничен, числа хранятся в ячейках памяти размером N, где N — количество битов.
Сколько бит необходимо для представления числа?
Это зависит от размера числа, вот минимальные и максимальные интервалы:
| 0-1 | 1 |
| 2-3 | 2 |
| 4-7 | 3 |
| 8-15 | 4 |
| 16-31 | 5 |
| 32-63 | 6 |
| 64-127 | 7 |
| 128-255 | 8 |
| 256-511 | 9 |
| 512-1023 | 10 |
| 1024-2047 | 11 |
| 2048-4095 | 9n)-1n |
Что такое дополнение до 1?
В информатике дополнением является запись числа, отрицательно инвертирующего 0 и 1.
Пример: 0111 становится 1000, поэтому 7 становится -7
Что такое дополнение 2?
В информатике дополнением является запись числа, отрицательно инвертирующего 0 и 1 и добавляющего 1.
Пример: 0111 становится 1001
Почему в мире существует 10 типов людей?
В мире есть 10 типов людей, те, кто понимает двоичный код, и те, кто не понимает!
10 в двоичном формате равно 2 в десятичном формате.
Исходный код
dCode сохраняет за собой право собственности на исходный код «Двоичный код». За исключением явной лицензии с открытым исходным кодом (указано Creative Commons/бесплатно), алгоритма «Двоичный код», апплета или фрагмента (преобразователь, решатель, шифрование/дешифрование, кодирование/декодирование, шифрование/дешифрование, транслятор) или «Двоичный код» функции (вычисление, преобразование, решение, расшифровка/шифрование, расшифровка/шифрование, декодирование/кодирование, перевод), написанные на любом информационном языке (Python, Java, PHP, C#, Javascript, Matlab и т. д.) и загрузка всех данных, скрипт, или API-доступ для «Двоичного кода» не является общедоступным, то же самое для автономного использования на ПК, мобильных устройствах, планшетах, iPhone или в приложениях для Android!
Напоминание: dCode можно использовать бесплатно.
Цитировать dCode
Копирование и вставка страницы «Двоичный код» или любых его результатов разрешено, если вы цитируете dCode!
Бесплатный экспорт результатов в виде файла .csv или .txt осуществляется нажатием значка export
Ссылка в качестве источника (библиография):
Двоичный код на dCode.fr [онлайн-сайт], получено 05 апреля 2023 г. , https://www.dcode.fr/binary-code
Сводка
- Преобразователь двоичного кода в текст (ASCII)
- Преобразователь двоичного кода в числовой
- Преобразователь/кодировщик двоичного кода
- Что такое двоичный код? (Определение)
- Как преобразовать число в двоичное?
- Как преобразовать текст в двоичный файл?
- Как преобразовать из двоичного?
- Что такое двоичное кодирование?
- Что такое двоичный язык?
- Как перевести двоичный код?
- Что такое бит? (Определение)
- Зачем определять количество битов?
- Сколько бит необходимо для представления числа?
- Что такое дополнение до 1?
- Что такое дополнение до 2?
- Почему в мире существует 10 типов людей?
Similar pages
- Base N Convert
- Gray Code
- ASCII Code
- Binary Character Shapes
- Excess-3 Code (Stibitz)
- Négabinary
- Cardan Grille
- DCODE’S TOOLS LIST
Support
- Paypal
- Patreon
- Подробнее
Форум/Помощь
Ключевые слова
двоичный,2,0,1,база,ноль,один,бит,дополнение,10,вид,люди,мир,транслятор,конвертер
Ссылки
▲
Преобразователь двоичного кода — Переводчик
Поиск инструмента
Найдите инструмент в dCode по ключевым словам:Просмотрите полный список инструментов dCode
Двоичный код
Инструмент для преобразования двоичных файлов.
Двоичный код — это числовая система с основанием 2, используемая в информатике/компьютерном коде.
Результаты
Двоичный код — dCode
Теги: Арифметика, Кодировка символов, Подстановочный шифр
Поделиться
dCode и многое другое головоломки и задачи, которые нужно решать каждый день!
Предложение? обратная связь? Жук ? идея ? Запись в dCode !
Преобразователь двоичного кода в текст (ASCII)
Двоичный код часто используется для кодирования текста в ASCII, используйте специальную страницу для перевода двоичного кода в текст:
⮞ Перейдите к: Код ASCII
Конвертер двоичных чисел в числа
Двоичные письменные номера00000001 00000100 00010000 01000000
| Дисплей | Бинарный номер и его десятичное представление в основании 10 См. также: Base N Convert Бинарное дополнениеКоличество битДвоичный преобразователь/кодерЧисло для преобразования в двоичный формат1 7 16 255 1234567890 Запись поверх N битов: заполнение слева от 0 до кратного N, N= Отображение только двоичного результата См. Ответы на вопросы (FAQ)Что такое двоичный код? (Определение)Двоичная система — это нумерация (запись чисел) по основанию 2. Двоичные цифры/символы называются битами и обычно обозначаются нулем и единицей (0 и 1). Как преобразовать число в двоичное?Преобразование числа $N$ в двоичное (формат с нулями и единицами) состоит в арифметическом преобразовании основания из 10 (десятичное основание отмечено $N_{10} $) в основание 2 (натуральное 90 = 101_{2} $ Метод состоит в последовательном делении на $ 2 $ и отметке остатка ($ 0 $ или $ 1 $) в обратном порядке. Пример: С числом 6: $6/2=3$ остается $0$, затем $3/2=1$ остается $1$, затем $1/2=0$ остается $1$. Последовательные остатки равны $0,1,1$, поэтому $6_{10}$ записывается как $110_{2}$ в двоичном формате . Как преобразовать текст в двоичный файл? Свяжите с каждой буквой алфавита число, например, используя код A1Z26 или код ASCII. Что такое двоичное кодирование?Двоичный файл может хранить любое число. Следовательно, из таблицы кодирования можно закодировать что угодно в двоичном виде . Наиболее распространенной кодировкой в информатике является кодировка ASCII, для которой A=65, B=66 и т. д. Существуют и другие классические коды, такие как A1Z26 (где A=1 и Z=26) его бинарная форма. Что такое двоичный язык?Двоичный язык — это ругательное выражение, которое мало что значит. Бинарного языка нет. Однако в компьютерных науках любой язык программирования имеет перевод на машинный язык, который сам может быть написан на основе чисел, и поэтому в двоичном коде . Это, вероятно, то, что подразумевается под термином бинарный язык . Как перевести двоичный код? Двоичный код напрямую не транслируется, любое число, закодированное в двоичном коде , остается числом. Что такое бит? (Определение)Бит (сокращение двоичной цифры) — это символ в двоичной записи: 0 или 1. Зачем определять количество бит?В компьютерной информатике размер ограничен, числа хранятся в ячейках памяти размером N, где N — количество битов. Сколько бит необходимо для представления числа?Это зависит от размера числа, вот минимальные и максимальные интервалы:
Что такое дополнение до 1? В информатике дополнением является запись числа, отрицательно инвертирующего 0 и 1. Пример: 0111 становится 1000, поэтому 7 становится -7 Что такое дополнение 2?В информатике дополнением является запись числа, отрицательно инвертирующего 0 и 1 и добавляющего 1. Пример: 0111 становится 1001 Почему в мире существует 10 типов людей?В мире есть 10 типов людей, те, кто понимает двоичный код, и те, кто не понимает! 10 в двоичном формате равно 2 в десятичном формате. Исходный код dCode сохраняет за собой право собственности на исходный код «Двоичный код». За исключением явной лицензии с открытым исходным кодом (указано Creative Commons/бесплатно), алгоритма «Двоичный код», апплета или фрагмента (преобразователь, решатель, шифрование/дешифрование, кодирование/декодирование, шифрование/дешифрование, транслятор) или «Двоичный код» функции (вычисление, преобразование, решение, расшифровка/шифрование, расшифровка/шифрование, декодирование/кодирование, перевод), написанные на любом информационном языке (Python, Java, PHP, C#, Javascript, Matlab и т.  |
также: Base N Convert — Код Грея
Это заменит каждую букву числом, которое затем можно будет преобразовать в двоичное (см. выше). 90 = 7 (основание 10)
С другой стороны, в информатике принято использовать двоичный код для хранения текста, например, с помощью таблицы ASCII, которая связывает число с буквой. Переводчик ASCII доступен на dCode.
