Asendusšifreering — definitsioon, näited ja sagedusanalüüs

Õpi asendusšifreeringut: definitsioon, näited ja sagedusanalüüs. Avastage Caesari šifreering, tähemustrite sagedused ja praktilised meetodid krüptogrammide lahtimurdmiseks.

Autor: Leandro Alegsa

15-11-2025 21:19

Asendussaladus on üks krüptograafia vorme, kus iga algseadmes oleva tähte muudetakse erireegli alusel üheks teiseks täheks sama tähestiku piires. Selline šifreering võib olla monoaalfabetiline (üks ja sama asendustabel kogu tekstis) või polaalfabetiline (asendused muutuvad sõnumi eri kohtades, nt Vigenère’i tüüpi šifrid).

Kuidas see töötab

Lihtsa asendussaladuse puhul määratakse võtmena tähe-tähelt vastavus (nt A → M, B → Q jne). Sõnumi iga täht asendatakse vastava tähega ja nii tekib peidetud tekst. Näiteks saab ühe lihtsa nihkega asenduse ehk Caesari šifreeringu puhul kõik tähed viia tähestikus sama arvu kohti edasi või tagasi.

Algtekst: "Jack ja Jill läksid mäest üles" Muudetud kujul (vastava asendustabeli kasutades): "Etar tzn Evmm gkzc dw cuk uvmm"

Ülaltoodud näites on kasutusel konkreetne asendustabel, mis iga algse tähe asendab teisega; täpne tabel võib olla suvaline permutatsioon tähestikust.

Miks see pole turvaline

Lihtsad asendussümbolid on tänapäevaseks krüptograafiaks liiga nõrgad. Peamine põhjus on sagedusanalüüs: keeled ei kasuta kõiki tähti võrdselt. Näiteks inglise keeles on kõige levinumad tähed E, T, A jne — asendussalvestuses ilmuvad kõige sagedasemad tähed šifreeritud tekstis samuti sagedamini, mis annab vihjeid, millised tähed võivad üksteisega kokku viidata.

Kuidas sagedusanalüüs töötab

Sagedusanalüüs on samm-sammult lähenemine, mida kasutatakse asendusšifri murdmiseks:

Loenda šifreeritud teksti tähesagedused (kui tekst on pikk, on sagedused usaldusväärsemad).
Võrdle saadud sagedusi teadaolevate keelelise jaotusega (nt inglise keele sageduste tabeliga).
Tähista võimalikud seosed: kõige sagedasem šifritäht võib vastata E-le (inglise keeles), teised vasteid leia analoogiliselt.
Kasu toovad ka ühe- ja kahesõnalised mustrid (nt inglise keele lühisõnad "A", "I", tavalised sõnad "THE", "AND"), korduvad tähepaarid (digrámid) nagu "TH", "HE", "ER" ning sõnade struktuuri analüüs.
Kombineeri sageduste, mustrite ja loogika tulemusi ning testige oletusi, kuni tekib loetav tekst.

Praktilised näpunäited:

Alguses keskendu kõige sagedasematele tähemärkidele ja lühisõnadele.
Märgi ära korduvad sõnad ja fraktsioonid — need võivad olla nimesid, korduvaid artikleid või eessõnu.
Kasutage digramme ja trigramme (kahe- ja kolmetähelised järjendid), need annavad kiireid vihjeid.
Kui tead, milles keeles tekst tõenäoliselt on, kasuta just selle keele tõenäolisi sagedusi. Näiteks eesti keeles on sagedasemad tähed teisiti kui inglise keeles (eesti keeles tavaliselt sagedased on tähed nagu a, e, i, s, t jne), mistõttu tuleb analüüs vastavalt kohandada.

Murdmise keerulisus ja kaitsemeetodid

Kuigi monoaalfabetilised asendused on haavatavad sagedusanalüüsile, on olemas meetodeid nende tugevdamiseks:

Homofoniline asendussüsteem — ühele algtähele vastab mitu võimalikku šifritähte, et hajutada sageduse jaotust.
Polyalphabetic (nt Vigenère) — kasutatakse mitut asendustabelit, mis vahelduvad võtme järgi; see vähendab otsest sagedussuhte kasulikkust.
One-time pad — teoreetiliselt täiesti murdmatu, kui juhuslik võti on sama pikk kui sõnum, kasutatakse ainult üks kord ja hoitakse salajas.

Kus seda kasutatakse täna

Simpelset asendussaladust nähakse peamiselt hariduslikes eesmärkides, õppeülesannetes ja meelelahutuses — nt ajalehtede mõistatusena või lastesõnumite krüptimisel. Tähtsate või konfidentsiaalsete andmete kaitseks kasutatakse tänapäeval palju tugevamaid matemaatilisi algoritme.

Kokkuvõte

Asendussaladused on krüptograafia lihtsaim vorm: iga tähte asendatakse reegli alusel teise tähega. Nad on intuitiivsed ja head õppimiseks, kuid monoaalfabetilised variandid murduvad sagedusanalüüsi ja muude mustrite abil suhteliselt kiiresti. Tugevamaks muutmiseks kasutatakse mitmeaalfabetilisi skeeme või teisi krüptograafilisi meetodeid.

Näide

Oletame, et muudetud sõnum on:

LIVITCSWPIYVEWHEVSRIQMXLEYVEOIEWHRXEXIPFEMVEWHKVSTYLXZIXLIKIIXPIJVSZEYPERRGERIM WQLMGLMXQERIWGPSRIHMXQEREKIETXMJTPRGEVEKEITREWHEXXLEXXMZITWAWSQWXSWEXTVEPMRXRSJ GSTVRIEYVIEXCVMUIMWERGMIWXMJMGCSMWXSJOMIQXLIVIQIVIXQSVSTWHKPEGARCSXRWIEVSWIIBXV IZMXFSJXLIKEGAEWHEPSWYSWIWIEVXLISXLIVXLIRGEPIRQIVIIBGIIHMWYPFLEVHEWHYPSRRFQMXLE PPXLIECCIEVEWGISJKTVWMRLIHYSPHXLIQIMYLXSJXLIMWRIGXQEROIVFVIZEVAEKPIEWHXEAMWYEPP XLMWYRMWXSGSWRMHIVEXMSWMGSTPHLEVHPFKPEZINTCMXIVJSVLMRSCMWMSWVIRCIGXMWYMXXLIYSPH KTY

Selles näites kasutatakse tundmatute tähtede tähistamiseks suuri tähti ja väiketähed tähistavad tähti, mida me teame või oskame arvata.

Lugedes tähti kokku, näeme, et kõige levinum on I, mis on vist e. X on samuti üsna levinud ja XLI esineb palju kordi; arvame, et see on kõige levinum kolme tähega rühm inglise keeles.

E on teine kõige levinum täht. Meil on juba e ja t ära arvata, seega arvame, et E on a. Nüüd on meil:

heVeTCSWPeYVaWHaVSReQMthaYVaOeaWHRtatePFaMVaWHKVSTYhtZetheKeetPeJVSZaYPaRRGaReM WQhMGhMtQaReWGPSReHMtQaRaKeaTtMJTPRGaVaKaeTRaWHatthattMZeTWAWSQWtSWatTVaPMRtRSJ GSTVReaYVeatCVMUeMWaRGMeWtMJMGCSMWtSJOMeQtheVeQeVetQSVSTWHKPaGARCStRWeaVSWeeBtV eZMtFSJtheKaGAaWHaPSWYSWeWeaVtheStheVtheRGaPeRQeVeeBGeeHMWYPFhaVHaWHYPSRRRFQMtha PPtheaCCeaVaWGeSJKTVWMRheHYSPHtheQeMYhtSJtheMWReGtQaROeVFVeZaVAaKPeaWHtaAMWYaPP thMWYRMWtSGSWRMHeVatMSWMGSTPHhaVHPFKPaZeNTCMteVJSVhMRSCMWMSWVeRCeGtMWYMttheYSPH KTY

Nüüd võime teha veel mõned oletused: heVe võib olla siin; Rtate võib olla riik ja atthattMZe võib olla atthattime. Täites need oletused, saame:

siinTCSWPeYraWHarSseQithaYraOeaWHstatePFairaWHKrSTYhtmetheKeetPeJrSmaYPassGasei WQhiGhitQaseWGPSseHitQasaKeaTtiJTPsGaraKaeTsaWHatthattimeTWAWSQWtSWatTraPistsSJ GSTrseaYreatCriUeiWasGieWtiJiGCSiWtSJOieQthereQeretQSrSTWHKPaGAsCStsWearSWeeBtr emitFSJtheKaGAaWHaPSWYSWeWeartheStherthesGaPesQereeBGeeHiWYPFharHaWHYPSssFQitha PPtheaCCearaWGeSJKTrWisheHYSPHtheQeiYhtSJtheiWseGtQasOerFremarAaKPeaWHtaAiWYaPP thiWYsiWtSGSWsiHeratiSWiGSTPHharHPFKPameNTCiterJSrhisSCiWiSWresCeGtiWYittheYSPH KTY

See laseb meil teha rohkem oletusi, mis viivad veel rohkemate juurde, kuni me oleme kõik ära arvanud:

hereuponlegrandarosewithagraveandstatelyairandbroughtmethebeetlefromaglasscasei nwhichitwasencloseditwasabeautifulscarabaeusandatthattimeunknowntonaturalistsof courseagreatprizeinascientificpointofviewthereweretworoundblackspotsnearoneextr emiteeriti seljatagunejaotsapoolemuudeskaalud olid ülimaltkõvadjaläikivadmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmittepõletatudmitte

Siinkohal võime sisestada tühikuid ja kirjavahemärke:

Siin tõusis le grand tõsise ja piduliku ilmega ning tõi mulle mardika
klaasist, milles see oli suletud.
See oli ilus scarabaeus ja
sel ajal loodusteadlastele muidugi tundmatu; teaduslikust
vaatenurgast
vaadatuna oli see suur auhind. Selja ühe otsa lähedal
oli kaks ümmargust musta täppi ja
teise otsa lähedal pikk täpp. Kilbid olid äärmiselt kõvad ja läikivad,
nägid välja nagu poleeritud kuld
.
Putuka kaal oli väga tähelepanuväärne
ja arvestades kõiki asjaolusid, võin vaevalt, et võin jupiteri
arvamuses selle kohta
midagi ette heita. (The Gold-Bug)

Kui me oleksime valesti arvanud, oleksime selle mingil hetkel teada saanud ja oleksime võinud tagasi minna ja uue arvamise teha.

Küsimused ja vastused

K: Mis on alamprefektuur?

V: Asendusšifreering on krüptograafia liik, mille puhul kasutatakse reeglit, mille kohaselt asendatakse sõnumi iga täht teise tähega tähestikust.

K: Kuidas töötab asendussaladus?

V: Asendussaladuse puhul kasutatakse reeglit, mille abil asendatakse sõnumi iga täht ükshaaval teise tähega tähestikust.

K: Mis on näide tabelist, mida kasutatakse asendussalakirjas?

V: Tekstis esitatud tabelis on esitatud asendussaladuse reegel, mida saab kasutada iga tähe asendamiseks teise tähega tähestikust.

K: Mis on Caesari šifreering?

V: Caesari šifreering on näide asendussalakirjastusest.

K: Kas asendusšifrid on tähtsate sõnumite jaoks piisavalt turvalised?

V: Ei, asendusšifrid ei ole tähtsate sõnumite jaoks piisavalt turvalised.

K: Kuidas saab asendussalakirju murda?

V: Asendusšifreid saab murda, kasutades sagedusanalüüsi, mille käigus otsitakse muudetud sõnumis ühiseid tähti, mis on tõenäoliselt kõige sagedasemad tähed inglise keeles.

K: Milline on levinud mõistatus, mis hõlmab krüptogrammide murdmist?

V: Krüptogrammide, st asendussalakirjade abil peidetud sõnumite murdmine on tavaline mõistatus, mida leiab sageli ajalehtedest.

Otsige