Johdanto historiallisiin salaimiin¶

Tässä opetusmoduulissa tutustumme historiallisiin salaimiin ja niissä käytettyyn matematiikkaan.

Edellisellä luentokerralla tutustuimme kryptografian tavoitteisiin sekä elementteihin. Koodiesimerkkien kautta näimme, miten tietokone käsittelee ja tallentaa esimerkiksi tekstejä, kuvia ja videoita bitteinä ja biteistä muodostettuina tavuina.

Tällä kertaa opettelemme kryptografiassa käytettyjä matemaattisia algoritmeja:

substituutio
transpositio
moduloaritmetiikka

Nämä kolme algoritmia ovat jossain toteutusmuodossa käytössä sekä historiallisissa että nykypäiväisissä salaimissa. Algoritmeihin tutustumisen jälkeen opettelemme ja käytämme substituutioon perustuvia historiallisia salaimia: Atbash, Caesar ja Vigenére.

Opimme myös, mikä on kertakäyttöavain ja miksi sen käyttöä pidetään kaikkein turvallisimpana tapana käyttää avaimellisia salaimia. Viimeiseksi kokeilemme historiallisesti käytettyä kryptoanalyysityökalua, frekvenssianalyysiä. Esitelty frekvenssianalyysi toimii tekstimuotoiselle informaatiolle. Nykyisin edistyneitä tilastollisia analyysejä käytetään bittimuodossa olevan datan analysointiin. Klassisella frekvenssianalyysityökalulla analyysin kohteena ovat selväkieliset tekstit. Analysoimme kaikki kolme klassista salainta ja päättelemme frekvenssianalyysin perustella, mitä avainta salaimessa on käytetty.