Mjukvarurealiserad bildtelefoni - Umeå universitet

trådar till innehållets natur, exempelvis är ett tecken som förekommer två gånger efter varandra i
det svenska språket med hög sannolikhet en konsonant.
En lite mer modern ansats för att kryptera meddelanden som uppstod i slutet av första världskriget
kallas engångsblock (One–Time Pads), vilket får sitt namn från att ett block av samma storlek som
meddelandet och innehållande en sträng av godtyckliga tecken tas fram och används för att kryptera
varje meddelande. Detta schiffer baseras på Vignere–schiffret (även känt som Le Chiffre Indechiffrable)
och fungerar så att varje tecken i meddelandet bytes ut mot ett tecken som slås upp i en
tabell med blocktecknets plats i alfabetet som tabellindex. Denna metod benämns ibland som den
ideala krypteringen och är teoretiskt hållbar förbehållet att engångsblocken tagits fram fullständigt
slumpmässigt! Detta (fullständig slumpmässighet) visar sig dock vara ett praktiskt problem eftersom
det idag saknas matematiska metoder för att generera äkta slumptal – idag används istället
matematiska talserier för att generera s.k. pseudoslumptal. Det stora praktiska problemet med
denna ansats är dock distributionen av de i förväg konstruerade engångsblocken, vilka måste vara
minst lika stora som meddelandet (vars storlek kanske inte är känd i förväg).
Kryptering och kryptoanalys
Historiskt sett har det förekommit många metoder för kryptering och minst lika många metoder för
kryptoanalys, d.v.s. knäckande av kryptering. Klassisk kryptoanalys var en mycket tidsödande
verksamhet där alla genvägar som gick att ta utforskades – en klassisk kryptoanalytiker studerade
meddelandets avsändare, struktur, språk och krypteringsmetod för att få ledtrådar till meddelandets
innehåll. Av denna och många andra anledningar använder sig därför dagens krypteringssystem av
numeriska representationerna i det binära talsystemet av meddelanden, vilka krypteras på bitnivå
istället för på teckennivå. Dessa metoder baserar sin säkerhet på matematiska egenskaper hos
krypteringsalgoritmen snarare än försök att hemlighålla hur meddelandet framställts eller vad det
innehåller. Kryptoanalys av idag består av försök att finna matematiska genvägar till dekryptering,
vilket bedrivs som legitim akademisk och industriell forskning efter principen ”bevis genom avsaknaden
av motbevis”, samt av (massivt parallella) försök att testa samtliga möjliga permutationer
av krypteringsnyckeln för dekryptering. Denna senare metod kallas exhaustive key search eller
brute force och förenklas stort ifall en del av meddelandet är känt. Den är dock även möjlig att
använda om så inte är fallet genom att undersöka dekrypterat data och se om det är av något format
som kan förväntas likna det som krypterats.
Krypteringsstyrka
Det antal olika krypteringsnycklar som maximalt måste testas i en brute force attack av en kryptering
är 2 n , där n är antalet bitar i den binära representationen av krypteringsnyckeln. Matematiska
krypteringars styrka brukar av denna anledning mätas i antal bitar i krypteringsnyckeln. Här bör
noteras att krypteringens styrka beror på utbytesförhållandet mellan algoritmens exekveringshastighet
(vilken förändras över tid med teknisk utveckling) och antal bitar i nyckeln, varför antal
bitar i sig inte generellt kan användas som ett mått på önskad krypteringsstyrka. 256 bitars XOR
kryptering kommer att vara mycket svagare än 256 bitars AES kryptering ända till dess AES kan
beräknas lika snabbt som XOR. I vissa fall kan även matematiska svagheter i krypteringsalgoritmen
användas för att reducera det antal permutationer som behövs testas i en brute force
attack. Detta sägs då sänka krypteringens styrka.
Noterbart för den tidigare nämnda metoden med engångsblock är att även om den har en mycket
låg beräkningsintensitet (en XOR operation per byte) så är en brute force attack värdelös här – att
testa varje möjlig permutation av krypteringsnyckel kommer att generera varje möjlig permutation
av utdata eftersom nyckeln är fullständigt slumpmässig och lika lång som indata.
10