A rejtjelezés művészete: Útmutató a kódolt üzenetek írásához

A kódolt üzenetek írása évezredek óta foglalkoztatja az emberiséget, a hadvezérektől a szerelmesekig. Nem csupán a kémek és a titkosszolgálatok kiváltsága, hanem egy izgalmas logikai játék és kreatív hobbi is lehet. A titkosírás, vagyis a kriptográfia alapjainak elsajátításával bárki képes lehet olyan üzeneteket létrehozni, amelyeket csak a beavatottak érthetnek meg. Az alábbiakban bemutatunk néhány alapvető és haladóbb technikát, amelyekkel elkezdheti utazását a rejtjelezés világában.

Az alapok: Egyszerű helyettesítő kódok

A rejtjelezés legegyszerűbb formája a helyettesítő kód, ahol az üzenet minden egyes betűjét egy másik betűvel, számmal vagy szimbólummal helyettesítjük egy előre meghatározott szabályrendszer szerint. Bár ezek a kódok ma már könnyen feltörhetők, kiváló kiindulópontot jelentenek a kriptográfia alapelveinek megértéséhez.

A Caesar-kód: Egy klasszikus eltolásos rejtjel

A Julius Caesarról elnevezett módszer az egyik legismertebb és legegyszerűbb titkosírás. A lényege, hogy az ábécé minden betűjét egy rögzített számmal, az úgynevezett kulccsal eltoljuk. Például, ha a kulcs 3, akkor az 'A' betűből 'D' lesz, a 'B'-ből 'E', és így tovább. Amikor az ábécé végére érünk, egyszerűen folytatjuk az elejéről.

Lássunk egy példát egy 3-as eltolással a magyar ábécében (az egyszerűség kedvéért most az ékezetes betűket hagyjuk figyelmen kívül):

• Eredeti üzenet: SZERETLEK
• Kulcs: +3
• Folyamat: S -> V, Z -> C, E -> H, R -> U, E -> H, T -> W, L -> O, E -> H, K -> N
• Kódolt üzenet: VCHUHWHOHN

A visszafejtéshez a címzettnek ismernie kell a kulcsot (ebben az esetben a 3-at), és az ellenkező irányba, azaz 3 betűvel visszafelé kell eltolnia a kapott üzenet betűit. A Caesar-kód legnagyobb gyengesége, hogy összesen csak annyi kulcs létezik, ahány betű van az ábécében. Ezenkívül a gyakoriságanalízis segítségével is könnyen feltörhető: a leggyakrabban előforduló kódolt betű valószínűleg a nyelv leggyakoribb betűjét (magyarban az 'E' vagy az 'A') rejti.

Az Atbash-kód: A fordított ábécé

Az Atbash egy ősi héber kódolási módszer, amely még a Caesar-kódnál is egyszerűbb. Itt nincs szükség kulcsra, a szabály mindig ugyanaz: az ábécé első betűjét az utolsóval, a másodikat az utolsó előttiivel helyettesítjük, és így tovább. Lényegében az ábécét „tükrözzük”.

Például a standard latin ábécével:

• A ↔ Z
• B ↔ Y
• C ↔ X

Egy magyar példa (ismét ékezetek nélkül):

• Eredeti üzenet: TITOK
• Kódolt üzenet: GRGLP

Mivel a szabály fix és nincs kulcs, az Atbash-kód rendkívül sebezhető. Ha valaki gyanítja, hogy ezt a módszert használták, azonnal vissza tudja fejteni az üzenetet. Inkább csak egy szórakoztató logikai feladványnak tekinthető.

Szimbólum alapú rejtjelezés

A betűk más betűkkel való helyettesítése helyett használhatunk szimbólumokat is. Ez vizuálisan sokkal érdekesebbé és elsőre bonyolultabbnak tűnővé teszi a kódolt szöveget. A leghíresebb példa erre a szabadkőműves rejtjel, de könnyedén alkothatunk saját rendszert is.

A szabadkőműves rejtjel (Pigpen cipher)

Ez a kód a 18. századi szabadkőművesek körében volt népszerű. A rendszer két egyszerű rácson alapul, amelyekbe be vannak írva az ábécé betűi. Az egyik egy standard 'amőba' vagy 'tic-tac-toe' rács (mint egy kettőskereszt: #), a másik pedig egy X alakú rács. A betűket két csoportba osztják, és elhelyezik ezeken a rácsokon.

A betű kódja az a vonalrendszer lesz, amelyik körülveszi őt a rácson. Gyakran egy pontot is elhelyeznek a második rács betűinek megkülönböztetésére. Például az 'A' betű egy jobbra és lefelé nyitott szöglet (└), a 'B' egy alul zárt 'U' alak, a 'C' pedig egy balra és lefelé nyitott szöglet (┘).

Bár bonyolultnak tűnik, a rendszer logikája egyszerű, és ha a megfejtő ismeri a rácsokat (a kulcsot), könnyen elolvashatja az üzenetet. A gyakoriságanalízis itt is működik, hiszen minden betűhöz ugyanaz a szimbólum tartozik.

Saját szimbólumrendszer alkotása

A legkreatívabb módszer, ha saját, egyedi szimbólumrendszert hozunk létre. Ez személyesebbé teszi a kódolást, és amíg a kulcs titokban marad, addig a biztonsága is nagyobb.

A titkosírás lényege nem a bonyolultság, hanem a kulcs titokban tartása.

A saját rendszer létrehozásának lépései:

• 1. Leltár: Írja le az ábécé összes betűjét, amit használni szeretne, beleértve az ékezetes karaktereket és az írásjeleket is.
• 2. Tervezés: Minden karakterhez rendeljen egy egyedi, könnyen lerajzolható szimbólumot. Meríthet ihletet ősi írásjelekből, geometriai formákból vagy akár teljesen absztrakt firkákból is.
• 3. Kulcstábla: Készítsen egy táblázatot, ahol a betűk mellett szerepelnek a hozzájuk rendelt szimbólumok. Ez lesz a kulcs.
• 4. Tesztelés: Írjon egy rövid üzenetet az új kóddal, majd próbálja meg visszafejteni a kulcstábla segítségével, hogy ellenőrizze a rendszer működőképességét.

Fontos, hogy a kulcstáblát biztonságos helyen őrizze, és csak a címzettel ossza meg, méghozzá olyan módon, hogy illetéktelenek ne férhessenek hozzá.

Haladóbb technikák a nagyobb biztonságért

Az egyszerű helyettesítő kódok gyengesége, hogy a betűk és a kódolt jelek között egy az egybeni megfeleltetés van. A haladóbb technikák ezt a sebezhetőséget küszöbölik ki.

A Vigenère-kód: A kulcsszó ereje

A Vigenère-kód egy polialfabetikus helyettesítő kód, ami azt jelenti, hogy egyetlen betűt a szövegben elfoglalt helyétől függően többféleképpen is kódolhat. A rendszer a Caesar-kód egy továbbfejlesztett változata, de egyetlen eltolási érték (kulcs) helyett egy kulcsszót használ.

A kódolás során a kulcsszót ismételve felírjuk az eredeti üzenet fölé. Az üzenet minden egyes betűjét annyival toljuk el az ábécében, amennyi a fölötte lévő kulcsbetű sorszáma. Például, ha a kulcsbetű 'C' (az ábécé 3. betűje), akkor 3-as eltolást alkalmazunk.

Példa:

• Eredeti üzenet: TAMADASHAJNALBAN
• Kulcsszó: KULCS
• Ismételt kulcs: KULCSKULCSKULCSKU
• Kódolás: A 'T' betűt a 'K' betűnek megfelelő értékkel toljuk el, az 'A' betűt az 'U'-nak megfelelővel, és így tovább.

A Vigenère-kód évszázadokon át „feltörhetetlennek” számított, mert jelentősen megnehezíti a gyakoriságanalízist. Ugyanaz a betű (például az 'A' a fenti példában) más-más kódolt betűvé alakulhat a kulcsszótól függően. Feltörése csak a 19. században vált lehetségessé a kulcsszó hosszának meghatározásával.

A könyvkód: A feltörhetetlennek hitt rejtjel

A könyvkód egy rendkívül biztonságos, bár kissé nehézkesen használható módszer. A kulcs itt egy konkrét könyv, újság vagy bármilyen szöveges dokumentum egy adott kiadása. Az üzenetet számkódok sorozatával rejtjelezzük, ahol a számok a könyv egy adott szavára vagy betűjére utalnak.

A leggyakoribb formátum a (oldalszám).(sor).(szó sorszáma). Például a `112.14.5` kód jelentheti a kiválasztott könyv 112. oldalán, a 14. sorban található 5. szót. Az üzenetet úgy állítjuk össze, hogy megkeressük a leírni kívánt szavakat (vagy az azokkal kezdődő szavakat) a könyvben, és feljegyezzük a koordinátáikat.

Ennek a módszernek a hatalmas előnye, hogy amíg a támadó nem tudja, melyik könyv melyik kiadását használják kulcsként, gyakorlatilag lehetetlen visszafejtenie az üzenetet. A biztonság ára a lassúság: egyetlen üzenet kódolása és dekódolása is rendkívül időigényes lehet.