Crypto-Cache #4 - Jednoduchá záměna

Na uvedených souradnicích cache nehledejte.
Only for Czech, is hard to decrypt Czech plain text without knowlede of Czech. Information about Substitution cipher for example here: wikipedia. Cache is not placed on these coordinates.

Jednoduché záměně se věnuje již Crypto-Cache #2, ale pro jeji dešifrování není potřaba použít tu nejvhodnější metodu na prolomení této šifry, tou je Frekvenční analýza. Proto si v této keši Jednoduchou záměnu zopakujeme a na její řešení vyzkoušímě Frekvenční analýzu. Můžete zkusit dešifrování i prostým hádáním, při troše stěstí se trefíte a nakonec i získate hledaný text, ale přijdete tak o možnost vyzkoušet si tuto zajímavou metodu.

Jednoduchá záměna

Jedná se o jeden z nejstarších a v různých modifikacích i nejpoužívanější šifrový systém. Patří mezi tzv. záměnné systémy. Ty jsou založeny na záměně každého otevřeného znaku za jeden nebo několik šifrových znaků. Mimo jednoduché záměny do této kategorie tedy patří záměny typu více možných šifrových znaků za jeden otevřený znak (snaha setřít charakter otevřené zprávy), systém Vignere a různé další modifikace.

Luštění

Nejprve je nutné ověřit, že se jedná o jednoduchou záměnu (frekvence znaků odpovídá frekvenci znaků otevřené abecedy v předpokládaném jazyce, zachovány jsou samohláskové vazby, vyskytují se delší opakování, ...). Po té se provede frekvenční analýza šifrového textu, což je určení četnosti znaků v šifrovém textu a nalezení jejich pravděpodobných vzorů.

Dle frekvence vybereme některý z nejčastějších znaků (pravděpodobně to bude písmeno E nebo jiná samohláska) a podíváme se, zda tvoří samohláskové vazby. Pokud ano, předpokládáme, že se jedná o samohlásku, a takto postupujeme dále.

K ověření samohláskových vazeb se využívá především dělba na samohlásky a souhlásky. Zde se využívá následujících známých skutečností: samohlásky se souhláskou se pravidelně střídají, dvě samohlásky se uprostřed slova vedle sebe téměř nevyskytují, písmeno R se chová v souhláskových vazbách jako samohláska. S výhodou se dají využít některé české souhláskové bigramy, které mají charakteristické vlastnosti takového rázu, že je lze zpravidla snadno odhalit PR, ST, CH. Dobrým vodítkem je i odhalení nejčetnějšího trigramu STR. Při dostatečné délce textu by neměla být jednoduchá záměna pro luštitele problémem.

Ukázka luštění - převzato z povídky Gold Bug (A. E. Poe)

Šifra z knihy:

53ffs305))6*;4826)4f.)4f);806*;48s8¶60))85;
]8*:f*8s83(88)5*s;46(; 88*96*?;8)*f(;485);5*s2
:*f(;4956*2(5- 4)8¶8*;4069285);)6s8)4ff;1(f9;
48081;8:8f1;48s85;4)485s528806*81(f9;48;(88;4(
f?34;48)4f;161;:188;f?;

Legrand nejpre analyzuje text:

V dalším kroku určuje, že znak "8" představuje písmeno E, protože to je nejčastějším znakem v anglické abecedě (dokonce i v české). Legrand dále vysvětluje, že v angličtině je častý výskyt dvou E za sebou, slova 'meet,' 'deep,' 'agree,' 'seen,' 'been.' Zjišťuje, že v textu jsou takové dvojice jen pětkrát, ale správně usuzuje, že je to způsobeno poměrně krátkým šifrovým textem. Čím je šifrový text delší, tím více se analýza blíži skutečnosti. Proto je analýza nepoužitelná na kratičké texty.

V dalším kroku se zaměřuje na hledání trigramu THE, který je v anglickém textu velmi častý. Výhodou je, že znak E má již odhadnutý, takže se v šifrovém textu zaměřuje na stejné trojice končící znakem "8". Takovýchto trigramů nachází osm a považuje je tedy za THE, tím získává další dva znaky: ";" je T a "4" je H.

Díky tomu znají začátky a konce některých slov, protože trigram THE je určitý člen (nemá český ekvivalent), který stojí před určitými slovy.V dalším kroku se Legrand zaměřuje na slovo na konci šifry, kde využívá opakování EE a znalosti T.

Pro pochopení systému prolomení této šifry to stačí. Kdo má zájem tak si může povídku přečíst celou, není moc dlouhá.

Zopakuji, že při prolamování jednoduché záměny hledáme podobnosti s běžným textem, nejprve nejčastěji vyskytující se písmena, potom dvojice písmen a dále trojice. Pak již musíme připojit vlastní představivost a z již známých znaků otevřeného textu skládat reálná slova. S každým dalším krokem budeme znát více a více znaků a odhadování slov bude jednodušší.

Malý taháček

a) Pořadí hlásek v češtině
E,O,A,I,N,S,T,R,V,U,L,Z,D,K,P,M,C,Y,H,J,B,G,F,X,W,Q

b) Pořadí hlásek v češtině na začátku slov:
P,S,V,Z,N,T,O,J,K,D,A,B,M,R,U,C,I,H,E,L,F,G,W,Y,Q,X

c) Pořadí hlásek v češtině na konci slov:
E,I,A,O,U,Y,M,T,H,V,L,K,S,Z,D,N,R,C,J,B,P,G,F,W,X,Q

d) Bigramy
ST, PR, SK, CH, DN, TR

e) Zvláštnosti frekventních souhláskových bigramů v češtině
ST: -S a T má přibližně stejnou frekvenci
- existuje i bigram TS
- je součástí velkého počtu souhláskových trigramů STR, STN, STL, STV ...
- vyskytuje se uprostřed i na konci slova
PR: -P má přibližně poloviční frekvenci než R
- obrácený bigram RP se téměř nevyskytuje (chrpa)
- zpravidla nelze rozšířit "dozadu" na souhláskový trigram (PRV)
- lze rozšířit dopředu na samohláskový trigram (SPR, ZPR, ...)
- zpravidla stojí na počátku slov
CH: -H má jen o něco menší frekvenci než C (při krátkých textech nemusí platit)
- bývá zpravidla na konci slov spolu se samohláskami Y,I,A,E (YCH, ICH, ACH, ECH)
- většinou platí: předchází-li CH souhláska, následuje po něm samohláska a naopak (OBCHOD, NECHTĚL)

f) Trigramy
PRO, UNI, OST, STA, ANI, OVA, YCH, STI, PRI, PRE, OJE, REN, IST, STR(nejběžnější souhláskový trigram!), EHO, TER, RED, ICH, ...

Keš / Cache

UPDATE 06/2014
- keš přemístěna, změna v zadání šifry!!!

Informace proč vznikla tato série se můžete dozvědět u první keše této série - Crypto-Cache #1 (GC1Y2MC).

Vyluštením následující šifry dostanete finální souradnice:

DIJDA UHBDV MIZED IDAMI HGGPC PMDGS AQBJW SGFDG JXEQI FHXCD
AEBJI ZDIND PCHIF GVIJD IFKFG RAVBR XFJXF KJBSI RFPYX SADBU
ZBSAR IDAJI ZBFIJ PBRHA EJBPD IDAMG THXYP QICHB UDGFD IVMGC
HBFAE BDCHB EIMFI MDGJA PRQIV ICHEJ GFBMD MAPHB QJGFQ GFVBG
KRIVM APJIV BUIQG EJIBS IJIVM APMDB FGZGM DACGM ZIJIU JBCMB
DCAHB QAEIF GMSGF IQSIB YIFIQ XCGMZ IJUAV JIJGQ IMIDB SIJPS
BRYXD IUVIB MGVBM JXDBU RIRQI VIQHP KBFBM DMAPH BQJGF BWVWV
WQAZS APEBZ MIRBD BUQSA PKXDI NDBSI PDAKA DAQHP KPMGT HXVIQ
ISUBP RGDIF JBDBU DIQPR ZGJIR YXEBJ IRDGC ACHBD PMCIM JXSAE

Získané souřadnice si můžete ověřit pomocí GeoCheck, nemělo by to být potřeba, ale vyvarujete se chybě v přepisu a také se můžete dozvědět proč bylo místo finále zvoleno tam, kde je.

Prosím, nejezděte k finále autem, budete tam jako pěst na oko. Díky.

Pokud budete vyzvedávat a následne ukládat cache, respektujte prosím puvodní umístení!!
Hodně štěstí při lovu.

Za betatest šifry a ladění děkuji ThomasPV.

Použité zdroje / Sources: e-zin Crypto-World, Pavel Vondruška
P.Vondruška: Kryptologie, šifrování a tajná písma, edice OKO,
nakladatelství Albatros, 2006