Claude Shannon đã đề xuất kỹ thuật nhầm lẫn và khuếch tán để nắm bắt các khối cơ bản của chức năng mã hóa thay vì sử dụng một phương pháp thống kê dài và tốn thời gian. Shannon chủ yếu lo lắng về việc ngăn chặn tiền điện tử với sự trợ giúp của phân tích thống kê.
Lý do đằng sau nó là như sau. Giả sử kẻ tấn công có một số hiểu biết về các đặc điểm thống kê của bản rõ. Ví dụ, trong một thông điệp dễ hiểu của con người, phân phối tần số của bảng chữ cái có thể được biết trước. Trong trường hợp đó, việc phân tích mật mã khá dễ dàng để tiến hành trong đó các số liệu thống kê đã biết có thể được phản ánh trong bản mã. Sự phân tích mật mã này chắc chắn có thể suy ra khóa hoặc một phần của khóa. Đó là lý do Shannon đề xuất hai phương pháp là nhầm lẫn và khuếch tán.
Biểu đồ so sánh
| Cơ sở để so sánh | Sự nhầm lẫn | Khuếch tán |
|---|---|---|
| Căn bản | Sử dụng để tạo ra các văn bản mật mã mơ hồ. | Sử dụng để tạo ra các văn bản đơn giản, tối nghĩa. |
| Tìm kiếm | Tạo mối quan hệ giữa số liệu thống kê của bản mã và giá trị của khóa mã hóa càng phức tạp càng tốt. | Mối quan hệ thống kê giữa bản rõ và bản mã được thực hiện càng phức tạp càng tốt. |
| Đạt được thông qua | Thuật toán thay thế | Thuật toán chuyển vị |
| Được sử dụng bởi | Luồng mật mã và mật mã khối | Chỉ mã hóa khối. |
| Kết quả là | Mơ hồ tăng | Dự phòng tăng |
Định nghĩa nhầm lẫn
Nhầm lẫn là một kỹ thuật mã hóa được phát minh để tăng sự mơ hồ của văn bản mật mã, nói một cách đơn giản, kỹ thuật này đảm bảo rằng văn bản mật mã không đưa ra manh mối nào về bản rõ. Trong kỹ thuật đã cho, mối quan hệ giữa số liệu thống kê của văn bản mật mã và giá trị của khóa mã hóa được duy trì phức tạp nhất có thể. Mặc dù kẻ tấn công có được một số quyền kiểm soát số liệu thống kê của bản mã, anh ta không thể suy ra khóa vì cách thức mà khóa được sử dụng để tạo ra bản mã đó rất phức tạp.
Sự nhầm lẫn có thể thu được bằng cách sử dụng thuật toán thay thế và xáo trộn phức tạp dựa trên khóa và đầu vào (bản rõ).
Định nghĩa khuếch tán
Khuếch tán là một kỹ thuật mã hóa được phát minh để tăng tính dư thừa của văn bản thuần túy để che khuất cấu trúc thống kê của bản rõ để ngăn các nỗ lực suy ra khóa. Trong quá trình khuếch tán, cấu trúc thống kê của bản rõ có thể biến thành số liệu thống kê tầm xa của bản mã và mối quan hệ giữa chúng rất phức tạp để không ai có thể suy ra khóa gốc.
Nó đạt được bằng cách trải đều chữ số văn bản gốc trên nhiều chữ số văn bản mã hóa, chẳng hạn như khi một bit của bản rõ bị thay đổi, nó phải ảnh hưởng đến toàn bộ văn bản mật mã hoặc thay đổi phải xảy ra trên toàn bộ văn bản mật mã.
Trong mật mã khối, sự khuếch tán có thể thu được bằng cách áp dụng một số hoán vị trên dữ liệu có chức năng cho hoán vị, kết quả là bit từ các vị trí khác nhau trong bản rõ gốc sẽ đóng góp vào một bit của bản mã. Việc chuyển đổi trong mật mã khối phụ thuộc vào khóa.
Sự khác biệt chính giữa nhầm lẫn và khuếch tán
- Kỹ thuật nhầm lẫn được sử dụng để tạo ra các bản mã mơ hồ trong khi khuếch tán được sử dụng để tạo ra các bản rõ tối nghĩa.
- Sự nhầm lẫn cố gắng làm cho sự liên kết thống kê giữa bản rõ và bản mã càng phức tạp càng tốt. Ngược lại, kỹ thuật khuếch tán cố gắng làm cho mối tương quan giữa số liệu thống kê của bản mã và giá trị của khóa mã hóa càng phức tạp càng tốt.
- Các thuật toán thay thế có thể được sử dụng để có được sự nhầm lẫn. Chống lại, khuếch tán có thể đạt được thông qua việc sử dụng các kỹ thuật chuyển vị.
- Mật mã khối phụ thuộc vào sự nhầm lẫn cũng như khuếch tán trong khi mật mã luồng chỉ sử dụng nhầm lẫn.
Phần kết luận
Nhầm lẫn và khuếch tán cả hai là các kỹ thuật mã hóa trong đó nhầm lẫn mục đích là làm cho mối quan hệ giữa số liệu thống kê của bản mã và giá trị của khóa mã hóa càng phức tạp càng tốt. Mặt khác, khuếch tán cố gắng che khuất cấu trúc thống kê của bản rõ thông qua việc lan truyền ảnh hưởng của từng chữ số bản rõ riêng lẻ lên phần chính hoặc chữ số bản mã.
