• 21 HAZİRAN 2020
  • Okunma Sayısı: 4978

Ülkü GÜNEŞ - Karaelmas Kriptoloji Takımı

Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi - [email protected]

 

VIGENERE ŞİFRESİ

Vigenere şifresi çoklu alfabeli (Polyalphabetic) özellikte birblok şifreleme yöntemidir. İlkel bir yöntem olmasına rağmençoklu alfabeli oluşuve bu sayede şifrenin harf bloklarına uygulanması onu güçlü kılmıştır. Vigenere şifresi, verileri şifrelemek için ‘anahtar(key)’ kavramını kullanmıştır. Bu anahtar, şifreleme dünyasına yeni bir boyut getirmiştir, çünkü şifrenin çözülmesinde(decrypt) frekans analizine (harflerin tekrar etme sıklığına göre yapılan şifre çözme yöntemi) direnmeyi başarmıştır.Ancak yine de şifreli mesajın anahtar boyu kadar bloklarına frekans analizi yapılarak mesaja ulaşılması mümkündür.

Vigenere şifresi adı, 1586’da “Traite des Chiffres” adlı kitabında şifreyi açıklayan Fransız diplomat Blaise de Vigenere’den geliyor. Vigenere şifresi tarihte ‘kırılmaz’ olarak nitelendirilerek ün kazanmış ve 19. Yüzyıl sonuna kadar kullanılmıştır. Nitekim Charles Babbage’ın 1854’de şifrenin bir bölümünü kırdığı ancak yayınlamadığı biliniyor. Buna karşın 1863’te Wilhelm Kasiskişifreyi tamamen kırmıştır. Böylelikle çoklu alfabeli şifrelerin de sonsuz güçlü olmadığı anlaşılmıştır.

 

Orijinal metnin şifrelenmesi Vigenere tablosu kullanılarak da yapılır. Tablonun her satırında 26 (İngiliz alfabesinde 26 harf vardır) Sezar şifresine karşılık gelen bir önceki satıra göre sola kaydırılarak yeni bir alfabe ortaya çıkarılmıştır. Vigenere şifrelemede her farklı harf için farklı bir Sezar kaydırması kullanılır. Örneğin 2’li Sezar şifrelemesinde ‘A’ yerine ‘C’ gelirken 4’lü Sezar şifrelemede ‘A’ yerine ‘E’ gelmektedir. Bu sayede şifrede farklı alfabeler kullanılmış olmaktadır (Polyalphabetic).

Sonuç olarak, anlaşıldığı üzere Vigenere şifreleme metodunda bir harfe karşılık birden fazla harf gelebilmektedir. Buradan şu çıkarım yapılabilir, seçilen anahtar ne kadar uzun olursa herhangi bir harfe karşılık gelen harf sayısı da artar dolayısıyla kırılma ihtimali zorlaşır.

 

Vigenere Şifresinin Dayanıklılığı

Şifre bulunduktan yaklaşık 200 sene sonra (1854) Charles Babbage Vigenere şifreli mesajı çözme yöntemini bulmuştur. Şifrenin güvenlik açığı, bloklama yapmak için anahtarın tekrar etmesidir. Dolayısıyla uzun bir mesajda bir kelime birden fazla kez tekrar ediliyorsa şifreli metindeki aynı kelimelerinin bloğu, anahtarın o anki boyutuyla eşit ise aynı biçimde (aynı alfabelerle aynı kelimeleri) şifreleyecektir. Kelimenin tekrarından anahtarın boyu tahmin edilebilir. Dolayısıyla anahtarın uzunluğu bilindiğinde şifreyi kırmak kolaylaşacaktır.

Ancak yine de Vigenere şifresinde anahtar bilinmediği varsayılarak, 26 tane şifreleme alfabesi kullanıldığı için anahtar olmadan mesajın şifresini çözmek zorlaşır. Ya da zaman alır.

 

Vigenere Şifreleme ve Şifre Çözme Algoritması

Vigenere şifresinde anahtar, bir kelime veya cümledir. Vigenere şifrelemenin algoritmik ifadesi, şifrelenecek mesajın(plain-text) modüler eklenmesi ve anahtar kelimenin tekrarıdır. Şifreli mesajı çözme mantığı da benzerdir, şifreli mesajın (cipher-text) ve anahtar kelimenin (key)modüler çıkarılmasıdır.

Örnek olarak ‘VIGENERE ’ kelimesini ‘KEY’ anahtar sözcüğü ile şifreleme işlemi (encrypt) şu şekilde yapılmaktadır.

Şifrelenecek mesaj (plain-text) -> VIGENERE (8 harf)

Anahtar (key) -> KEY

Yeni anahtar(8 harfli) ->  KEYKEYKE

Şifrelenecek mesajın harf sıraları  ->  22 9 7 5 14 5 18 5

Anahtarın harf sıraları ->   11 5 25 11 5 25 11 5

Mesaj + anahtar ->  22 09 07 05 14 05 18 05

                                11 05 25 11 05 25 11 05

                              +____________________

                                33 14 32 16 19 30 29 10

 %26 ->                 7 14 6 16 19 4 3 10

Şifreli mesaj (cipher-text) -> G N F P S D C J

Şifreli mesajı açmak (decrypt) ise aşağıdaki şekilde yapılabilmektedir. ‘GNFPSDCJ’ şifreli mesajını ‘KEY’ anahtar sözcüğü ile çözme işlemi.

Şifreli mesaj (cipher-text) -> G N F P S D C J (8 harf)

Anahtar (key) -> KEY

Yeni anahtar (8 harfli) -> KEYKEYKE

Şifreli mesajın harf sıraları -> 7 14 6 16 19 4 3 10

Anahtarın harf sıraları ->  11 5 25 11 5 25 11 5

Şifreli mesaj - anahtar ->   07 14 06 16 19 04 03 10

                                            11 05 25 11 05 25 11 05

                                           -____________________

                                             -4 9 -19 5 14 -21 -8 5

+26 ->   22 35 7 31 40 5 18 31

%26 -> 22 9 7 5 14 5 18 5

Orijinal mesaj -> V I G E N E R E

 

Vigenere Tablosu

Vigenere tablosu, Vigenere şifreleme yapmak için kullanılan bir tablodur. 26 x 26’lık bu tabloda ilk satırda alfabe yer almaktadır. Aşağı sıralı sütunlarda her satırdaki harfler 1 sola kaydırılarak yeni alfabeler elde edilir.

Şifrelenecek mesaj ve anahtar alınır ve boyları eşit olana kadar anahtar tekrarlanır. Ardından metin ve anahtar alt alta yazılarak 5 harfli bloklara ayrılır (5 harfli bloklara ayırma bir kural değildir cümleleri anlamlandırabilmek amacıyla uygulanan bir gelenektir). Sırasıyla metnin harfleri ile sütundan anahtar kelimenin harfinin kesişim noktasındaki harf alınır ve şifreleme işlemi tamamlanmış olur.

 

Örnek olarak ‘KARAELMAS’ kelimesinin ‘ZONGULDAK’ anahtar kelimesi ile tabloda şifrelenmesi şu şekildedir.

Şifrelenecek mesaj (plain-text) ->KARAELMAS (9 harf)

Anahtar (key) -> ZONGULDAK

Bloklara ayırma  -> KARAE LMAS

                                 ZONGU LDAK

Bu aşamadan sonra tablodan kesişim yerleri sırasıyla bulunur.

Şifreli mesaj (cipher-text)è J O E G Y W P A C

Vigenere Kriptolama sisteminin raporu ve detayları yukarıdaki gibidir. Vigenere, son zamanlarda pek kullanılmamaktadır.

 

TÜM MAKALELER