Claude Shannon schlug die Technik der Verwirrung und Verbreitung vor, um die grundlegenden Blöcke einer kryptographischen Funktion zu erfassen, anstatt eine lange und zeitaufwendige Statistikmethode zu verwenden. Shannon machte sich hauptsächlich Sorgen um die Verhinderung der Kryptoanalyse mit Hilfe der statistischen Analyse.
Der Grund dafür ist wie folgt. Angenommen, der Angreifer hat ein gewisses Verständnis für die statistischen Merkmale des Klartextes. Beispielsweise kann in einer für Menschen verständlichen Nachricht die Häufigkeitsverteilung der Alphabete vorab bekannt sein. In diesem Fall ist die Kryptoanalyse ziemlich einfach durchzuführen, wenn die bekannten Statistiken im Geheimtext wiedergegeben werden können. Diese Kryptoanalyse kann sicherlich den Schlüssel oder einen Teil des Schlüssels ableiten. Aus diesem Grund schlug Shannon zwei Methoden vor, nämlich Verwirrung und Diffusion.
Vergleichstabelle
| Basis zum Vergleich | Verwechslung | Diffusion |
|---|---|---|
| Basic | Wird verwendet, um vage Chiffretexte zu generieren. | Wird verwendet, um dunkle, reine Texte zu generieren. |
| Versucht | Stellen Sie einen Zusammenhang zwischen der Statistik des Geheimtextes und dem Wert des Verschlüsselungsschlüssels so kompliziert wie möglich her. | Die statistische Beziehung zwischen Klartext und Geheimtext wird so kompliziert wie möglich gemacht. |
| Erreicht durch | Substitutionsalgorithmus | Transposition-Algorithmus |
| Benutzt von | Stream-Verschlüsselung und Block-Verschlüsselung | Nur Blockchiffre |
| Ergebnis in | Ungenauigkeit erhöht | Erhöhte Redundanz |
Definition von Verwirrung
Verwirrung ist eine kryptographische Technik, die entwickelt wurde, um die Unschärfe des Chiffretextes zu erhöhen. Mit einfachen Worten stellt die Technik sicher, dass der Chiffretext keinen Hinweis auf den Klartext gibt. Bei der gegebenen Technik wird die Beziehung zwischen der Statistik des Chiffretextes und dem Wert des Verschlüsselungsschlüssels so komplex wie möglich gehalten. Obwohl der Angreifer eine gewisse Kontrolle über die Statistik des Geheimtextes erhält, konnte er den Schlüssel nicht ableiten, da die Art und Weise, wie der Schlüssel zum Erzeugen des Geheimtextes verwendet wurde, so komplex ist.
Die Verwirrung kann durch Verwendung eines Substitutions- und eines komplexen Scrambling-Algorithmus erzielt werden, der sich auf den Schlüssel und die Eingabe (Klartext) stützt.
Definition von Diffusion
Diffusion ist eine kryptographische Technik, die entwickelt wurde, um die Redundanz des Klartextes zu erhöhen, um die statistische Struktur des Klartextes zu verschleiern, um zu verhindern, dass der Schlüssel abgeleitet wird. In der Diffusion kann die statistische Struktur des Klartextes in eine Langzeitstatistik des Chiffretextes verschwinden, und die Beziehung zwischen ihnen ist komplex, so dass niemand auf den ursprünglichen Schlüssel schließen kann.
Dies wird erreicht, indem die einzelne Klartextziffer über viele Chiffretextziffern gespreizt wird, z. B. wenn ein einzelnes Bit des Klartextes geändert wird, muss es den gesamten Chiffretext beeinflussen, oder die Änderung muss den gesamten Chiffretext betreffen.
Bei der Blockverschlüsselung kann die Diffusion durch Anwenden einer gewissen Permutation auf die Daten mit einer Funktion auf die Permutation erhalten werden. Das Ergebnis ist, dass das Bit von verschiedenen Positionen im ursprünglichen Klartext zu einem einzelnen Bit des Chiffretextes beiträgt. Die Transformation in der Blockchiffre hängt vom Schlüssel ab.
Hauptunterschiede zwischen Verwirrung und Diffusion
- Verwirrungstechnik wird verwendet, um vage Geheimtexte zu erzeugen, wohingegen Diffusion dazu verwendet wird, obskure Klartexte zu erzeugen.
- Die Verwirrung versucht, den statistischen Zusammenhang zwischen Klartext und Geheimtext so komplex wie möglich zu gestalten. Im Gegensatz dazu versucht die Diffusionstechnik, die Korrelation zwischen der Statistik des Chiffretextes und dem Wert des Verschlüsselungsschlüssels so kompliziert wie möglich zu gestalten.
- Substitutionsalgorithmen können eingesetzt werden, um Verwirrung zu erzielen. Im Gegensatz dazu kann Diffusion durch Verwendung von Transpositionstechniken erreicht werden.
- Die Blockverschlüsselung beruht sowohl auf Verwirrung als auch auf Diffusion, während die Stromverschlüsselung nur Verwirrung verwendet.
Fazit
Verwirrung und Diffusion sind beides die kryptographischen Techniken, bei denen es bei Verwirrung darum geht, eine Beziehung zwischen der Statistik des Chiffretextes und dem Wert des Verschlüsselungsschlüssels so kompliziert wie möglich zu machen. Auf der anderen Seite versucht Diffusion, die statistische Struktur des Klartextes zu verschleiern, indem der Einfluss jeder einzelnen Klartextziffer auf Hauptteil- oder Chiffretextziffern verteilt wird.
