كريبتوغرافيون وقت منصات الوسادة مرة واحدة (أوتب) هو طريقة التشفير الوحيدة التي لا يمكن اختراقها. لا يمكن استرداد النص العادي المشفر باستخدام أوتب بدون مفتاح التشفير. ومع ذلك، هناك العديد من الشروط الرئيسية التي يجب أن تتحقق من قبل المستخدم من لوحة مرة واحدة الشفرات، أو الشفرات يمكن أن يكون للخطر. يجب أن يكون المفتاح عشوائيا ويتم توليده بواسطة عملية غير محددة، غير قابلة للتكرار. لن يعمل أي مفتاح تم إنشاؤه بواسطة خوارزمية. ويعتمد أمن مكتب المدعية العامة على العشوائية في المفتاح. لسوء الحظ، لا يمكن إثبات العشوائية من مفتاح. لا يجب أبدا إعادة استخدام المفتاح. استخدام نفس المفتاح لتشفير رسائل مختلفة، مهما كانت صغيرة تافهة، يضر بالشفرات. المفتاح يجب ألا تقع في أيدي العدو. قد يبدو هذا واضحا، لكنه يشير إلى ضعف النظام في أنه يجب أن تكون قادرة على نقل كميات كبيرة من البيانات إلى قارئ لوحة. عادة، مرة واحدة يتم إرسال مفاتيح الشفرات لوحة عبر الحقيبة الدبلوماسية. نظام لوحة نموذجي مرة واحدة يعمل مثل هذا: توليد مفتاح عشوائي جديد طويل الطازجة. شور النص العادي مع المفتاح لإنشاء النص المشفر. لفك تشفير النص المشفر، شور مع المفتاح الأصلي. وبالتالي فإن النظام كما هو معروض هو الشفرات المتماثلة والمتبادلة. ويمكن استخدام وظائف أخرى (على سبيل المثال، مودولو n) للجمع بين المفتاح والنص العادي لإعطاء النص المشفر، على الرغم من أن النظام الناتج قد لا يكون الشفرات المتبادلة. إذا كان المفتاح هو عشوائي وأبدا إعادة استخدامها، ومكتب المدعي العام هو غير قابل للكسر بروفابلي. يمكن فك تشفر أي نص مشفر إلى أي رسالة من نفس الطول باستخدام المفتاح المناسب. وبالتالي، لا يمكن تحديد الرسالة الأصلية الفعلية من النص المشفر وحده، حيث أن كل النصوص الممكنة ممكنة على قدم المساواة. هذا هو نظام التشفير الوحيد الذي يعرف مثل هذا الدليل. مكتب المدعي العام بسيط للغاية لتنفيذ. 1 ومع ذلك، هناك قيود. إعادة استخدام المفتاح ويصبح النظام ضعيفة للغاية يمكن كسرها مع قلم رصاص والورق. في محاولة لبناء لوحة لمرة واحدة باستخدام بعض خوارزمية لتوليد مفاتيح وكنت لا تملك لوحة لمرة واحدة، لديك الشفرات تيار. هناك بعض الأصفار تيار آمنة جدا، ولكن الناس الذين لا يعرفون واحد من لوحة لمرة واحدة وربما لا تكون قادرة على تصميم واحد. ومن المؤسف للأسف أن نرى الأصفار تيار ضعيف المعلن عنها منصات غير قابلة للكسر لمرة واحدة. أيضا، حتى إذا كان لديك نظام أوتب تنفيذها بشكل جيد ويتم الاحتفاظ المفتاح الخاص بك آمنة، والنظر في مهاجم الذي يعرف النص العادي لجزء من رسالة. ويمكن بعد ذلك استعادة ذلك الجزء من المفتاح واستخدامه لتشفير رسالة من تلقاء نفسه. إذا كان يمكن أن يحقق ذلك بدلا من يدكم، كنت في ورطة عميقة. أولا، يتم اختيار مكتب المدعي العام للنص العادي: ويكيبيديا لديه معلومات ذات صلة في بادينغ (التشفير) ويشير المثال إلى أن النص العادي ليست دائما نفس طول المواد الرئيسية. ويمكن التعامل مع ذلك بطرق مثل: إلحاق طرف فاصل بالنص العادي قبل التشفير، وإنهاء النص المشفر مع بت عشوائي. مسبقة طول وطول التمهيد التمهيد إلى النص العادي، وإنهاء مع بت عشوائية. ويجب تصميم أنظمة التشوير هذه (وربما طريقة ترميز النص المشفر) بحيث لا تخطئ هذه المحطات للنص العادي. لهذا المثال، يفترض أن النص العادي يحتوي بالفعل على إشارات إندبوانتلنغث. وبالنسبة لطول الزوج الزائد الطويل، يصبح الترابط المتقاطع أقرب إلى الصفر. التشفير تحرير لأطوال زوج أطول من النص النصي على طول متزايد، ويقترب الارتباط المتبادل أيضا من الصفر. فك التشفير تحرير القارئ أستيوت قد تلاحظ أن ديكريبتور يحتاج إلى معرفة طول النص العادي في الممارسة الفعلية. ويتم ذلك عن طريق فك تشفير النص المشفر باعتباره بيتستريم (أي شور كل بت كما يتم قراءته)، ومراقبة تيار حتى يتم استيفاء مجموعة قواعد نهاية نهاية نص عادي من قبل إشارات معلقة مسبقا إلى النص العادي. جعل منصات لمرة واحدة باليد تحرير مجموعة كاملة من اللغة الإنجليزية حك الخربشة. انظر التوزيعات الخربشة إلكتروني للغات أخرى. وكانت منصات لمرة واحدة في الأصل دون استخدام جهاز كمبيوتر وهذا لا يزال ممكنا اليوم. يمكن أن تكون العملية مملة، ولكن إذا فعلت بشكل صحيح و لوحة تستخدم مرة واحدة فقط، والنتيجة هي غير قابلة للكسر. هناك نوعان من المكونات اللازمة لجعل لوحة لمرة واحدة: وسيلة لتوليد رسائل عشوائيا وطريقة لتسجيل نسختين من النتيجة. الطريقة التقليدية للقيام بهذا الأخير هو استخدام w: آلة كاتبة و w: ورقة الكربون. ثم يتم تدمير ورقة الكربون و w: الشريط آلة كاتبة لأنه من الممكن في كثير من الأحيان لاستعادة البيانات لوحة منها. كما أصبحت آلات الكاتبة نادرة، ومن المقبول أيضا أن تكتب الحروف بشكل دقيق في مجموعات مكونة من خمسة أجزاء على شكل جزءين: ورق ورقي بدون كربون، يمكن شراؤه في مخازن توريد المكاتب. كل ورقة يمكن أن تعطي رقما تسلسليا أو بعض العلامات الفريدة الأخرى. تاريخيا، تم توزيع المواد الرئيسية للوسادات اليدوية لمرة واحدة كسطح من العديد من الصفحات الصغيرة من الورق. كل صفحة صغيرة عادة ما يكون لها سلسلة من 5 مجموعات، كل رقم تم اختيارها عشوائيا من 0 إلى 9. 2 3 4 5 6 7 8 9 تتكون مجموعة الوسادة لمرة واحدة من فوطتين متطابقتين. بعض الكتاب يشير إلى اثنين على النحو الأصلي اثنين متطابقة، للتأكيد على أنه لا ينبغي أن يكون أي نسخ من أي وقت مضى من المواد الرئيسية. 10 تقليديا الاتصالات في اتجاهين يتطلب مجموعتين وسادة (ما مجموعه 4 منصات): شخص واحد يحصل على وسادة إن من مجموعة واحدة، و أوت وسادة من مجموعة أخرى. 11 تحتوي كل صفحة صغيرة عادة على 50 مجموعة من 5 أرقام عشرية عشوائية 0. 9، تكفي لرسالة عادية واحدة، ورقم صفحة فريد من خمسة أرقام. 11 12 يستخدم جدول التحويل لتحويل الحروف من رسالة النص العادي إلى أرقام، وأرقام الرسالة المفككة إلى الحروف. 5 ربما يكون جدول التحويل الأبسط هو A01، B01. Z26، لكن تاريخيا كان هناك نوع من ألواح الداما المتداخلة تستخدم عادة مثل كت-37c و 13 كت-37w و كت-46 و 14 الخ. 15 كانت المادة الرئيسية للوحة لمرة واحدة مكتوبة أحيانا على أنها 50 مجموعة من 5 مجموعات عشوائية أحرف أز 12 16 كانت المواد الرئيسية لآلات التشفير، بما في ذلك أنظمة لوحة لمرة واحدة، لكمة في كثير من الأحيان في رمز ثنائي على الشريط ورقة طويلة وضيقة - الشريط مرة واحدة أوت. 12 17 10 ليترز تايليس تعديل أبسط طريقة لتوليد الحروف العشوائية في الأبجدية الرومانية هو الحصول على 26 كائنات متطابقة مع حرف مختلف من الأبجدية ملحوظ على كل كائن. البلاط من اللعبة ث: الخربشة يمكن استخدامها، طالما يتم اختيار واحد فقط من كل حرف. أطقم لصنع أساور سحر اسم هي إمكانية أخرى. يمكن للمرء أيضا كتابة الحروف على 26 العملات المعدنية متطابقة خلاف ذلك مع قلم وسم. يتم وضع الكائنات في مربع أو كوب وتهتز بقوة، ثم يتم سحب كائن واحد ويتم تسجيل رسالته. يتم إرجاع الكائن إلى المربع وتتكرر العملية. 10-سيديد دايس تحرير طريقة أخرى لجعل منصات مرة واحدة هو استخدام ث: النرد من جانب واحد. يمكن للمرء أن تولد مجموعات الأرقام العشوائية عن طريق المتداول عدة النرد من جانب واحد في وقت واحد وتسجيل مجموعة من الأرقام العشرية - رقم عشري واحد من كل يموت - لكل لفة. 11 هذه الطريقة سوف تولد مجموعات رمز عشوائي أسرع بكثير من استخدام البلاط الخربشة. يتم تحويل رسالة نص عادي إلى قيم رقمية مع A 01، B 02 وهلم جرا. يتم تشفير القيم الرقمية الناتجة بإضافة أرقام من منصات مرة واحدة باستخدام إضافة غير تحمل. ثم يمكن للمرء إما أن يحيل المجموعات الرقمية كما هو، أو استخدام رقعة الداما المتداخلة لتحويل الأرقام مرة أخرى إلى أحرف ونقل هذه النتيجة. 6-سيديد دايس تعديل طريقة أخرى لجعل منصات مرة واحدة هو استخدام النرد 6 من جانب. 18 فمن الممكن لتوليد الأرقام العشرية العشوائية (لجعل التقليدية العشرية لوحة لمرة واحدة) باستخدام النرد 6 من جانب. 11 إذا تم تحويل الرسالة إلى رقمين قاعدة -6 أرقام، ثم النرد ستة من جانبين العادية يمكن استخدامها لتوليد أرقام عشوائية في لوحة مرة واحدة. سيتم إضافة أرقام في لوحة مودولو-6 إلى الأرقام في رسالة نص عادي (مرة أخرى دون تحمل)، وطرح مودولو 6 من النص المشفر لفك تشفير. على سبيل المثال: جدول لتحويل الرسائل إلى قاعدة 6Need طريقة آمنة لتشفير الملفات تريد أن تكون سريعة وسهلة وغير قابلة للكسر طالما كنت تأخذ الرعاية معها هذا هو أداة بالنسبة لك للحصول على معلومات حول تقنية والأدوات، أقترح عليك أن تذهب إلى التشفير غير قابلة للكسر باستخدام منصات وقت واحد (غير قابلة للكسر). والأدوات التي لدي هنا على غرار تلك التي صممت هناك، ولكن الألغام العمل في دوس ولا تتطلب. إذا كان لديك، أقترح عدم استخدام أدوات بلدي واستخدام أونبرياكابلز بدلا من ذلك. على الأقل استخدام برنامج بريكابليز أونبرياكابليز - أنا متأكد من أنه يولد أرقام عشوائية أفضل من الألغام يفعل. هذه الأدوات تعمل أيضا على لينكس، لأشخاص مثلي. إنشاء لوحة مرة واحدة تماما كما هو الحال على موقع غير قابل للكسر، يمكنك استخدام بناء الجملة التالي: بادجن بادفيلنام بادفيلزيزي بدلا من استخدام مولد رقم عشوائي وبدلا من تجميع البرنامج الخاص بك، يمكنك إنشاء ملف لوحة من ملفات الإدخال. المرشحين الجيدين للبيانات العشوائية من ملفات المدخلات هي مضغوط المحفوظات والفيديو والملفات الصوتية وملفات كبيرة. jpg والبرامج القابلة للتنفيذ، ومصادر ثنائية أخرى من البيانات. ومع ذلك، يمكنك استخدام الملفات النصية إذا كنت تريد - ولكن لا يقترح. لإنشاء لوحة عشوائية من ملفات الإدخال، استخدم برنامج بادفيل: بادفيل بادفيلنام inputfile1 inputfile2 inputfile3. أنت لا تحتاج إلى تحديد أكثر من ملف إدخال واحد، ولكن يسمح لك (لم يكن لديك والرموز حول أسماء الملفات الخاصة بك). سوف بادفيل توليد ملف لوحة الذي هو مجرد أصغر قليلا من نصف حجم ملفات الإدخال. خطة وفقا لذلك. فمن الجيد أن يكون ملف لوحة أكبر من الملف الذي ترغب في تشفير، ولكن ليس 100 اللازمة لهذه الأدوات. تشفير وفك تشفير هذه الأداة مماثلة لتلك الموجودة على موقع غير قابلة للكسر، ولكن قررت أن تجعل بعض المعلمات لذلك. خيارات بادن إنفوتفيل بادفيل أوتبوتفيل خيارات: - s بايت. بدء استخدام بادفيل في بايت المحدد - l. حلقة بادفيل عند الخروج من البيانات - b. عرض البايت الذي كان آخر استخدام في بادفيل - r. يبدأ في بايت عشوائي في بادفيل - x الأسطوانات. شور كل شيء مع عدد (0 إلى 255) - i. زيادة - x عند استخدام - l الكثير من هذه الخيارات هي إيديا سيئة، ولكن أنا شملت لهم لأنها كانت متعة لعبة مع .. - s بايت سيبدأ هذا باستخدام بادفيل في بايت المحدد. هذا أمر جيد إذا قمت بإرسال بادفيل كبيرة لشخص ما، ثم كنت ترغب في إرسال الملفات المشفرة الصغيرة ذهابا وإيابا. يمكنك استخدام قسم من بادفيل لكل ملف ترسله. - l حلقة بادفيل عند استخدامه حتى. عادة، سوف يتوقف برنامج بادكسور تشغيل إذا كنت قد نفد من وحدات البايت لترميز ملف مع. سوف حلقات تتيح لك استخدام ملف 1 ميغ لتشفير ملف 10 ميغ، ولكن القيام بذلك هو سيء للأمن. إذا كنت فائقة بجنون العظمة، لا تستخدم هذا. إذا كنت تحاول فقط إخفاء ملف كبير من أعين المتطفلين (الآباء، زملاء العمل، والأطفال)، ثم يمكنك التمسك المفتاح الخاص بك على نوع من وسائل الإعلام القابلة للإزالة وتشفير الملفات مع مفتاح أصغر ومجرد إبقاء حلقات من خلال ذلك. - b يطبع ما كان آخر بايت المستخدمة في إنكريبتيوندكريبتيون. ل بجنون العظمة تماما، ثم استخدام - s للبدء في البايت الماضي المستخدمة 1. - r تبدأ في بايت عشوائي في بادفيل. انظر قسم الأفكار غير تقليدي أدناه. - x نوم تشفير النتيجة مرة أخرى مع شور ثابت آخر. انظر قسم الأفكار غير تقليدي أدناه. - i تغيير قيمة - x في كل مرة كنت حلقة من خلال ملف المفتاح. انظر قسم الأفكار غير تقليدي أدناه. تم تصميم هذا المثال ليكون تماما مثل واحد على غير قابلة للكسر، ولكن لأدوات بلدي. بادن mypad. bin 200000 بادكسور otp. cs mypad. bin otp. cs. enc بادكسور otp. cs. enc mypad. bin otp. cs. dec أو إذا أردت استخدام مفتاح كبير تم إنشاؤه مسبقا، ابدأ في منتصف الملف، والحصول على بايت أنه آخر استخدام في ملف مشفر، واستخدام شيء مثل: بادكسور - s 12047 - b otp. cs mypad. bin otp. cs. enc بادكسور - s 12047 - b otp. cs mypad. bin أوتب. cs. enc تأمين حذف لوحة مرة واحدة أداة مسح يكتب فقط البيانات العشوائية العش مرارا وتكرارا ومرارا وتكرارا على الملف. هذا قد لا تعمل، اعتمادا على نظام الملفات - يتم تسجيل بعض أنظمة الملفات، لذلك لا يتم الكتابة الفعلية البيانات القديمة على القرص. ومع ذلك، ل دوس، وهذا من شأنه أن يعمل بشكل جيد. بديل سادة جيل منذ بادن يستخدم وظيفة راند ()، والتي ثبت أنها ليست مصدرا جيدا للبيانات العشوائية، قد ترغب في تحرير البرنامج واستخدام مولد رقم عشوائي مختلف. إذا كنت تستخدم، أود أن أقترح برنامج بادن من موقع أونبرياكابلز. إذا كنت لا، هناك العديد من الطرق الأخرى للحصول على لوحة عشوائية مرة واحدة، مثل البرنامج الذي هو على موقع لوحة مرة واحدة (انظر قسم الروابط). إذا كنت تستخدم لينكس، يمكنك فقط استخدام د لإنشاء ملف 1 ميغابايت (1024 بايت لكل قراءة 1024 مرة): د إفديفراندوم ofmypad. bin bs1024 count1024 هناك أدوات أخرى ومواقع ويب من شأنها أن تعطيك البيانات العشوائية إحصائيا. للتأكد من أنك تشعر بالأمان باستخدام ملف المفتاح الخاص بك، يمكنك استخدام البرنامج باتيست لنرى كيف عشوائية البيانات. الشجاعة من هذا البرنامج هي في الواقع من برنامج الوسادة مرة واحدة (انظر قسم الروابط). ويشمل فقط الاختبار الإحصائي الذي يحتوي على برنامج otp. c - وليس بقية الاشياء. نضع في اعتبارنا أن أي برنامج يمكن التحقق من أي وقت مضى أن البيانات عشوائية - فإنه يمكن فقط اختبار بعض الأشياء التي تشير إلى العشوائية. أيضا، فإن الاختبارات في بادتست ليست أفضل - فهي مجرد اختبارات سريعة سريعة. اختبار أفضل هو إنت، متاح في قسم الروابط. إذا كنت لا تقرر لتغيير وظيفة توليد رقم عشوائي من راند () في بادن، هل يمكن أن تكون عرضة للخطر. إذا كان شخص يستخدم أدوات خاصة التي تم تصميمها للعثور على المفتاح الخاص بك، كنت في ورطة. إذا كان المفرقع يمكن معرفة البايتات الأربعة الأولى من المفتاح من رأس الملف، يمكن العثور على بذور سراند مع فيندباد. ثم، إذا كنت تعرف طول ملف المفتاح، سوف بادسيد جعل وسادة مع البذور المحددة الخاصة بك. ليست جيدة للأمن، ولكن جيدة للأمن بسيطة التي يمكنك استرداد من. بادفيل هو حل أفضل بكثير من بادجين. هيك، وتوليد مئات من ملفات لوحة و بادكسور لهم معا لخلق ملف واحد وسادة جيدة. إذا كنت شور اثنين من مصادر البيانات العشوائية، والنتيجة ستكون البيانات العشوائية التي هي جيدة مثل أفضل مصدر. لذلك، إذا كان لديك العديد من البرامج المختلفة توليد ملفات لوحة بالنسبة لك وأنت شور لهم معا، فإن قوة الملف الناتج تكون قوية، قليلا بت، كأفضل مصدر للبيانات. أفكار غير تقليدي هذا ليس الأمن جيدة. وقد تم تنفيذ هذه الأمور لجعل استرجاع البيانات من قبل زائر عشوائي مستحيل، ولكن وكالة الأمن القومي سوف تضحك على ما نقوم به هنا. هناك حالة حيث نحن بحاجة إلى ملف مضغوط مشفر مع مفتاح. المفتاح غير قادر على تغيير، وسوف تكون أصغر من ملف مضغوط، وبالتالي نحن بحاجة إلى استخدام - l ل حلقة من خلال ملف المفتاح. هذا يعمل على ما يرام لإبقائه خارج عرض عارضة، وسوف تعطي أي مشاكل القراصنة بسبب حجم ملف المفتاح، ونحن نحاول فك شفرة ملف مضغوط. ومع ذلك، إذا تم تسريب المفتاح، فإنه سيكون تافهة لفك شفرة أرشيف مضغوط، وذلك باستخدام - r، يتم جعلها أصعب قليلا. يتم تشفير ملف مضغوط الآن مع المفتاح، ولكن في واحدة من مليون نقطة انطلاق. وهذا ربما يعطي القراصنة متاعب قليلا. الجانب السلبي (والجزء الذي يجعل استعادة ملف مضغوط مع مفتاح ممكن) هو أن ملفات الرمز البريدي لها رأس 4 بايت في بداية الملف. القراصنة يمكن فقط فك تشفير رأس 4 بايت مع كل من مليون أماكن البداية، لاحظ تلك التي لديها رأس الصحيح، واختبار تلك يدويا. لذا، فإن عدد أماكن البدء الممكنة في المفتاح محدود إلى 10 ربما في بضع ثوان من فك التشفير. لذلك، الآن باستخدام - x وربما - i خيارات، وباستخدام رقم عشوائي ل - x (غير مشفرة في بادكسور)، أي بقعة في الملف يمكن أن يكون الآن نقطة انطلاق محتملة. سوف القراصنة تحتاج إلى إنشاء - x ومحاولة ذلك مقابل بايت الثلاث المقبلة. في نهاية المطاف، فإن الشخص الحصول على 30-50 نقطة انطلاق المحتملة مع مفاتيح - x، وسوف تكون قادرة على الإختراق طريقهم إلى الملف مرة أخرى. لأن الأمن من خلال الغموض ليس الأمن الحقيقي، قررنا أن - x، - i، و - r خيارات لن تكون مفيدة لأغراضنا. وهكذا، توقفت التنمية معهم، ولكن تركت لهم في البرنامج فقط في حال كنت ترغب في استخدامها. padxor. zip يحتوي على شفرة المصدر الذي يجمع على العديد من المنصات، ويشمل دوس المنفذين. اللوحة لمرة واحدة لوحة لمرة واحدة (أوتب)، وتسمى أيضا فيرنام-الشفرات أو الشفرات الكمال، هو خوارزمية التشفير حيث يتم الجمع بين النص العادي مع مفتاح عشوائي. هذا هو التشفير الوحيد غير قابل للكسر رياضيا. تستخدم لوحة العمليات الخاصة ومجموعات المقاومة خلال الحرب العالمية الثانية، وشعبية مع وكالات الاستخبارات وجواسيسها خلال الحرب الباردة وما بعدها، وحماية حركة الرسائل الدبلوماسية والعسكرية في جميع أنحاء العالم لعقود عديدة، اكتسبت لوحة لمرة واحدة سمعة باعتبارها بسيطة حتى الآن نظام التشفير الصلبة مع الأمن المطلق الذي لا مثيل لها من قبل خوارزميات التشفير الحديثة اليوم. مهما كان التقدم التكنولوجي قد يأتي في المستقبل، والتشفير لوحة لمرة واحدة هو، وسوف تبقى، ونظام الوحيد غير قابلة للكسر حقا التي توفر سرية الرسالة على المدى الطويل الحقيقي. يمكننا أن نتحدث فقط عن لوحة لمرة واحدة إذا تم اتباع بعض القواعد الهامة. إذا تم تطبيق هذه القواعد بشكل صحيح، يمكن إثبات لوحة لمرة واحدة غير قابلة للكسر (انظر كلود شانونز كوكيومونيكاتيون نظرية السرية سيستمزكوت). حتى قوة حاسوبية لانهائية ووقت لا حصر له لا يمكن كسر التشفير لوحة لمرة واحدة، لمجرد أنه من المستحيل رياضيا. ومع ذلك، إذا تم تجاهل واحد فقط من هذه القواعد، الشفرات لم يعد غير قابلة للكسر. المفتاح هو على الأقل طالما الرسالة أو البيانات التي يجب أن تكون مشفرة. المفتاح هو عشوائي حقا (لا يتم إنشاؤه بواسطة وظيفة كمبيوتر بسيطة أو مثل) يتم احتساب مفتاح و بلينتكست مودولو 10 (أرقام)، مودولو 26 (أحرف) أو مودولو 2 (ثنائي) يتم استخدام كل مفتاح مرة واحدة فقط، وكل من المرسل والمتلقي يجب أن تدمر مفتاحها بعد الاستخدام. يجب أن يكون هناك نسختان فقط من المفتاح: واحدة للمرسل وواحدة للمتلقي (بعض الاستثناءات موجودة لمستقبلات متعددة) ملاحظة هامة: يجب عدم الخلط بين منصات لمرة واحدة أو تشفير لمرة واحدة مع مفاتيح لمرة واحدة ( أوتك) أو كلمات مرور لمرة واحدة (يشار إليها أحيانا باسم مكتب المدعي العام). هذه المفاتيح لمرة واحدة، محدودة في الحجم، صالحة فقط لدورة التشفير واحدة من قبل بعض خوارزمية التشفير تحت السيطرة على هذا المفتاح. مفاتيح لمرة واحدة صغيرة هي بأي حال من الأحوال غير قابلة للكسر، لأن أمن التشفير يعتمد على خوارزمية التشفير التي تستخدم ل. أصول لوحة لمرة واحدة قصة لوحة لمرة واحدة تبدأ في عام 1882، عندما مصرفي كاليفورنيا فرانك ميلر يجمع له قانون تلغرافي لضمان الخصوصية والسرية في نقل تيلغرامسكوت. وتستخدم هذه الكودبوكات بشكل شائع، وذلك أساسا لتقليل تكاليف التلغراف عن طريق ضغط الكلمات والعبارات إلى رموز عدد قصيرة أو رموز رموز. ولم توفر هذه الكتيبات إلا القليل من الأمن أو لم توفره. ومع ذلك، فإن كتاب ميلرز يقدم أيضا تعليمات لفرط سوبيرنسيفرمنت (طبقة تجفير ثانية فوق الرمز) بطريقة فريدة: وأضاف ما يسمى أرقام التحول (المفتاح) إلى بلينكود (الكلمات، وتحويلها إلى عدد) وتعريف وأرقام التحول كقائمة من الأرقام غير النظامية التي ينبغي محوها بعد الاستخدام وعدم استخدامها مرة أخرى. يحتوي كتابه على 14،000 كلمة وعبارة وفراغات (لتخصيص)، وإذا كان خلال تجفير مجموع بلينكود ومفتاح تجاوز 14،000، كان للمرء أن يطرح 14،000 من المبلغ. إذا كان خلال فك رموز قيمة النص المشفر أصغر من المفتاح، كان على واحد لإضافة 14،000 إلى النص المشفر ومن طرح المفتاح (وهذا هو في الأساس مودولو 14،000 الحساب). إذا تم اختيار أرقام التحول عشوائيا واستخدامها مرة واحدة فقط، والحساب وحدات توفر التشفير غير قابلة للكسر. وقد اخترع ميلر أول لوحة لمرة واحدة على الإطلاق. لسوء الحظ، ميلرز الكمال الشفرات لم تصبح معروفة عموما، فقدت في تاريخ التشفير ولم تتلق أبدا الاعتمادات المستحقة. في وقت مبكر من اختراعه، سرعان ما اختفى في غياهب النسيان، إلا أن إعادة اكتشافها في الأرشيف من قبل الباحث ستيفن بيلوفين في عام 2011. ثم، في عام 1917، وضعت مهندس أبحاث أتامبت جيلبرت فيرنام نظام لتشفير الاتصالات تي تيليبايب. على الرغم من اختراع فيرنامز تشبه رياضيا فكرة ميلرز، وقال انه ابتكر نظام الكهروميكانيكية، مختلفة تماما عن ميلرز القلم والورق خوارزمية. ولذلك، يبدو من غير المحتمل أن فيرنام اقترضت ميلرس الفكرة. فرنام مختلطة خمسة بت بودوت مشفرة الشريط الورقي، التي تحتوي على الرسالة، مع ثقب ورقة الشريط الثاني، والمفتاح، تحتوي على قيم عشوائية خمس بت. لخلط أشرطة مثقوبة، تم إجراء إضافة مودولو 2 (المعروف لاحقا باسم شور منطقية أو حصري أور) مع التبديلات، وتم تشغيل الشريط الرئيسي بشكل متزامن على جهاز إرسال واستقبال تيليكس. وكان أول نظام التشفير الفوري الآلي على الخط. أدرك فيرنام أن التشفير مع الأشرطة الرئيسية قصيرة (أساسا الشفرات متعددة الأبجدية) لن توفر ما يكفي من الأمن. في البداية، استخدم فيرنام مزيجا من حلقتين شريطيتين رئيسيتين، مع طول رئيسي نسبيا، مما أدى إلى إنشاء مفتاح عشوائي طويل جدا. أظهر النقيب جوزيف موبورن (رئيس فيلق الولايات المتحدة في وقت لاحق) أنه حتى نظام الشريط الرئيسي المزدوج لا يمكن أن يقاوم التشفير إذا تم تشفير كميات كبيرة من حركة الرسائل. وخلص موبورن إلى أنه إذا كان الشريط الرئيسي لا يمكن التنبؤ به، طالما أن الرسالة واستخدامها مرة واحدة فقط، فإن الرسالة ستكون آمنة. وعلاوة على ذلك، ثبت أن التشفير غير قابلة للكسر. وقد ولدت من جديد تشفير لمرة واحدة. نسا دعا فيرنامز 1919 الشريط لمرة واحدة (أوت) براءات الاختراع كوبيبتي ربما واحدة من أهم في تاريخ كريبتوغرافيكوت (ملفين كلاين، نسا). تسويق أتامبت نظام فيرنام في 1920s للاتصالات التجارية آمنة، وإن كان مع القليل من النجاح. وأدى إنتاج وتوزيع واستهلاك كميات هائلة من الأشرطة التي لمرة واحدة إلى الحد من استخدامها في المحطات الثابتة (المقر أو مراكز الاتصالات). لم يكن حتى في الحرب العالمية الثانية يستخدم الفيلق إشارة الولايات المتحدة على نطاق واسع نظام أوت للاتصالات عالية المستوى عن بعد. ومع ذلك، فإن ثلاثة كريبتولوجيستس الألمانية اعترف على الفور مزايا التشفير لمرة واحدة. في أوائل 1920s، كريبتولوجيستس الألمانية فيرنر كونز، رودولف شوفلر وإريش لانغلوتز كريبتاناليسيد حركة الدبلوماسية الفرنسية. استخدمت هذه الرموز العددية والقلم الورقية كتب كود لتحويل الكلمات والعبارات إلى أرقام. أضاف الفرنسيون مفتاح عددي متكرر قصير (بواسطة مودولو 10) لتشفير قيم كتاب الشفرات. لم يكن لدى خبراء التشفير الألماني أي مشكلة في كسر هذه المفاتيح القصيرة ولكن أدركوا أن إضافة رقم عشوائي عشوائي فريد لكل رقم مجموعة شفرة فردية سيجعل الرسالة غير قابلة للكسر. وقد وضعوا نظاما يحتوي على أوراق ورقية تحتوي على أرقام عشوائية، كل رقم يستخدم مرة واحدة فقط، وينبغي تدمير الأوراق، التي يوجد فيها نسختان فقط (واحدة للمرسل وواحدة للمستقبل) بعد الاستخدام. في الواقع، فإنها إعادة اختراع فرانك ميلرز 1882 النظام. بحلول عام 1923، تم إدخال النظام في مكتب الخارجية الألمانية لحماية رسائله الدبلوماسية (انظر الصورة الحق). ولأول مرة في التاريخ، يمكن أن يكون لدى الدبلوماسيين تشفير حقيقي غير قابل للكسر تحت تصرفهم. لسوء الحظ، أخذوا القرار المميت لإنتاج الأرقام العشوائية لمفاتيحهم مع آلة ميكانيكية بسيطة. من خلال القيام بذلك، أنها تدهورت آمنة تماما لمرة واحدة نظام لوحة لشفرات تيار شبه عشوائي شبه. في عام 2016، اكتشف الباحث ستيفن بيلوفين وثيقة وكالة الأمن للجيش الأميركي عام 1947 (آسا) حول تحليل شفرات رسائل الوسادة الدبلوماسية الألمانية لمرة واحدة، والتي يطلق عليها اسم حركة جي. كشف تحليل الرسائل أنماط، تبين أن المفاتيح المضافة لم تكن عشوائية حقا. آسا استرجاع في نهاية المطاف تسلسل الأصلي من الأرقام الرئيسية وإعادة بناء الجهاز لتوليد الأرقام. وقد مكنهم ذلك من فك الحركة الدبلوماسية. من المهم أن نفهم أن هذا ليس مثالا على كسر لوحة لمرة واحدة (لوحة لمرة واحدة غير قابلة للكسر) ولكن مثالا تاريخيا هاما من الكتب المدرسية سيئة التنفيذ، في كاسو، وذلك باستخدام مفاتيح ليست عشوائية حقا. وقد وضعت العديد من الاختلافات على هذا النظام قلم رصاص والورق. يشير اسم لوحة لمرة واحدة (مكتب المدعي العام) إلى منصات مذكرة صغيرة مع أرقام عشوائية أو الحروف، وعادة ما تطبع في مجموعات من خمسة. لكل رسالة جديدة، تم قطع ورقة جديدة. وكثيرا ما تطبع ككتيبات صغيرة جدا أو على ميكروفيلم للاتصالات السرية. في عام 1943، أصبحت منصات لمرة واحدة الشفرات الرئيسية للعمليات التنفيذية الخاصة (سو) لتحل محل القصيدة غير آمنة على أساس تشفير الأصفار وكتاب الأصفار. وقد استخدم هذا النظام على نطاق واسع خلال الحرب العالمية الثانية وبعدها من قبل العديد من أجهزة الاستخبارات، وحدات التخريب والتجسس. التشفير غير قابلة للكسر يحمي العاملين واتصالاتهم ضد فك التشفير من اتصالاتهم والكشف عن هوياتهم. هذا المستوى من الأمن لا يمكن ضمانه مع أنظمة التشفير الأخرى خلال عمليات تشغيل طويلة لأن الخصم قد يكون لديه ما يكفي من الوقت لنجاح فك تشفير الرسائل. اعتمد السوفييت اعتمادا كبيرا على مكتب المدعي العام و أوتس خلال وبعد الحرب العالمية الثانية لقواتهم المسلحة والمنظمات الاستخباراتية، مما يجعل الكثير من اتصالاتهم الحيوية لا يمكن اختراقها عمليا. نظام واحد كان السوفييت تستخدم لرسائل من وإلى سفاراتهم لإزالة فقط الكلمات الحساسة، أسماء أو عبارات واستبدالها كوتنو 1quot، كوتنو 2quot، وهلم جرا. بعد ذلك، تم تشفير النص الحساس والترقيم المناظرة مع لوحة لمرة واحدة ورافق هذا النص المشفر الحرف. من خلال تشفير فقط تلك الأجزاء الحساسة أنها يمكن أن تقلل كثيرا من كمية النص المشفر والعمل والوقت لمعالجة رسائل طويلة. تغير كبير على الاتصالات السوفياتية إلى منصات لمرة واحدة في عام 1948 شلل جهود نسا سيجينت لسنوات عديدة، وهو الحدث نسا دعا الجمعة السوداء (الفصل 3، ص 19). انقر على الصور لتكبيرها على اليمين تجد مختلف إصدارات مختلفة من منصات لمرة واحدة. تم استخدام الحقيبة البلاستيكية مع ورقة واحدة لمرة واحدة وجدول لتحويل النص إلى أرقام من قبل المخابرات الخارجية الألمانية الشرقية هفا. استولت المخابرات الكندية على كتيب مصغر لمرة واحدة لمرة واحدة، وهو قارئ ميكرودوت وعدسة خاصة، مخبأة بذكاء في شاحنة لعبة جلبها إلى كندا ابن شاب من جهاز استخبارات أجنبي دخل البلاد للقيام بالتجسس. يتكون المجلد الألماني لمرة واحدة المستخدم في الاتصالات الرسمية بين سايغون وبرلين من مجلد مختوم يحتوي على مائة ورقة عمل لمرة واحدة مرقمة من 6500 إلى 6599. تحتوي كل ورقة على أرقام عشوائية ومساحة كافية لكتابة الرسالة و إجراء العمليات الحسابية. الصورة الأخيرة هي جزء من لوحة لمرة واحدة، التي يستخدمها الكسندر دميتريفيتش أوغورودنيك، وهو موظف وزارة الخارجية السوفياتية الذين ارتكبوا التجسس لوكالة المخابرات المركزية (اضغط للتكبير). المزيد في صفحة ويب أندري سينلنيكوف (باللغة الروسية) (ترجمة). ولا يكاد يذكر الاستخدام المبكر للوسادات غير المتكررة في الوثائق الرسمية (لأسباب أمنية واضحة). ومع ذلك، جئت عبر وثائق من سجلات مكتب الهند في المكتبة البريطانية. وهي تظهر كيف أن شركة نفط البحرين (بابكو)، وهي شركة تابعة لشركة أمريكان ستاندرد أويل أوف كاليفورنيا التي تعمل في الخليج الفارسي، قد منحت الإذن في عام 1943 لاستخدام منصات لمرة واحدة للتواصل مع مكاتبها في نيويورك. وخصصت لهم منصات من قبل وزارة البحرية الامريكية وفحصها من قبل ضابط الأمن الشفرات البريطانية من بايفورس (فارس وقوة العراق، وهيكل عسكري البريطاني والكمنولث في الشرق الأوسط من 1942-1943). أنها تظهر الاستخدام الرسمي من منصات رسالة لمرة واحدة من قبل السكان السياسيين من الإدارة المدنية الإمبراطورية البريطانية، والجيش البريطاني، ووزارة النقل الحربي في لندن والبحرية الأمريكية، على الأقل في وقت مبكر من عام 1943، ومن المستغرب، حتى مشاركتها مع الشركات التجارية. انظر أيضا بلدي بلوق وظيفة بابكس استخدام منصات لمرة واحدة خلال WW2. الورق الوسادات لمرة واحدة إن استخدام الوسادات التي تستخدم مرة واحدة بالقلم الرصاص والورق محدود بسبب المشكلات العملية واللوجستية وانخفاض حجم الرسالة التي يمكن معالجتها. وتستخدم منصات لمرة واحدة على نطاق واسع من قبل الاتصالات الخارجية الخدمة حتى 1980s، في كثير من الأحيان في تركيبة مع كتب التعليمات البرمجية. تحتوي هذه الكتب رمز جميع أنواع الكلمات أو العبارات بأكملها، والتي تمثلها رمز الرقم ثلاثة أو أربعة. بالنسبة إلى الأسماء أو التعبيرات الخاصة، غير المدرجة في دفتر الشفرة، كانت هناك رموز تتضمن حرفا واحدا يسمح بتهجئة الكلمات. كان هناك كتاب لترميز، مرتبة حسب الأبجدية فئة أندور، وكتاب لفك، مرتبة حسب الأرقام. وكانت هذه الكتب صالحة لفترة طويلة من الزمن، ولم تكن فقط لترميز الرسالة - التي ستكون طريقة تشفير سيئة في حد ذاتها - ولكن خاصة للحد من طولها لنقل عبر الكابلات التجارية أو التلكس. وبمجرد أن يتم تحويل الرسالة إلى أرقام، تشفير الاتصالات هذه الأرقام مع لوحة لمرة واحدة. عادة كان هناك مجموعة من اثنين من منصات مختلفة، واحدة للاردة واحدة للرسائل الصادرة. وعلى الرغم من أن الوسادة لمرة واحدة تحتوي عادة على نسختين فقط من المفاتيح، واحدة للمرسل وواحدة للمستقبل، فإن بعض الأنظمة تستخدم أكثر من نسختين لمعالجة مستقبلات متعددة. كانت منصات مثل كتل مذكرة مع أرقام عشوائية على كل صفحة صغيرة، ولكن مع حواف مختومة. يمكن للمرء أن يقرأ فقط لوحة المقبل عن طريق تمزيق لوحة السابقة. تم استخدام كل لوحة مرة واحدة فقط ودمرت على الفور. وقد مكن هذا النظام من التواصل الآمن المطلق. تم العثور على وصف ممتاز من منصات الخدمة الخارجية الكندية لمرة واحدة على موقع جيري بروكس. وتستخدم وكالات الاستخبارات منصات لمرة واحدة للتواصل مع وكلائها في الميدان. ويحمي الأمن المثالي والطويل الأجل هوية وكلاء التحويل وأصولهم وعملياتهم في الخارج. مع لوحة لمرة واحدة، جواسيس لا يجب أن تحمل أنظمة التشفير أو استخدام برامج الكمبيوتر غير آمنة. يمكن أن تحمل عددا كبيرا من مفاتيح لوحة لمرة واحدة في كتيبات صغيرة جدا، على ميكروفيلم أو حتى المطبوعة على الملابس. هذه هي سهلة لإخفاء وتدمير. طريقة واحدة لإرسال رسالة لمرة واحدة مشفرة الرسائل إلى وكلاء في هذا المجال عن طريق محطات الأرقام. للقيام بذلك، يتم تحويل نص الرسالة إلى أرقام قبل التشفير. مثال جيد هو جدول تابير. التي تستخدمها ستاسي، وكالة الاستخبارات في ألمانيا الشرقية السابقة. مع جدول تابير، يتم تحويل النص العادي إلى أرقام من جدول، على غرار لوحة الداما المتداخلة، قبل التشفير مع لوحة لمرة واحدة. يتم تحويل الحروف الأكثر شيوعا إلى قيمة من رقم واحد، ويتم تحويل الحروف الأخرى، بيغرام تستخدم عادة، والأرقام والعلامات في قيم مزدوجة الرقم. بعد ذلك، يتم تشفير الأرقام عن طريق طرح المفتاح من أرقام النص العادي. الجدول تابير يقمع قمم في توزيع التردد أرقام والقيم غير النظامية واحدة ومزدوجة أرقام تخلق تجزئة. ور 80 هو عودة النقل. بو 81 (بوشستابين) و زي 82 (زيفرن) تستخدم للتبديل بين الحروف (الأصفر) والأرقام (الأخضر). زور 83 هو الفضاء. يستخدم الرمز 84 كبادئة لرموز مكونة من ثلاثة أرقام أو أربعة أرقام، يستعاض عن الكلمات أو العبارات الطويلة، التي يتم الحصول عليها من كتيب التعليمات. يمكن أن تحتوي هذه الكودبوكس على تسلسل ترقيم كود فردي، يتم اختياره بعناية للكشف عن الأخطاء في أرقام الشفرة، كما هو موضح في هذا المثال كتيبوك. More text-to-digit conversion methods at the Straddling Checkerboards page. Documents, seized by the East-German intelligence Stasi, show detailed one-time pad procedures as used by CIA agents who operated in the former DDR. See also the Guide to Secure Communications with the One-time Pad Cipher (pdf) for detailed information about the use of manual one-time pads. Tapir conversion table SAS und Chiffrierdienst Below, on the left, a one-time pad booklet with Vigenere table from a Western agent, seized by the East-German MfS (Ministerium fr Staatssicherheit or Stasi). The second image is a one-time pad sheet (preserved in a 35 mm slide frame) from an East-German agent, found by the West-German BfV (Bundesamt fr Verfassungsschutz, the federal domestic intelligence). The right-most image is a one-time pad of a West agent, found by the MfS (also preserved in a 35 mm slide frame). The pad itself is only about 15 mm or 0.6 inch wide (thus even smaller than depicted) and virtually impossible to read with the naked eye I even had difficulties to photograph it clearly. Such miniature one-time pads were used by illegal agents, operating in foreign countries, and were hidden inside innocent looking household items like cigarette lighters, fake batteries or ashtrays. You can click the images to enlarge them. However, to read the small pad you will need to click and zoom in once more in your browser after enlarging. Letters-only one-time pad booklet with reciprocal table All images Dirk Rijmenants, taken from the Detlev Freisleben collection. One-time pad based Crypto Machines Until the 1980s, one-time-tapes were widely used to secure Telex communications. The Telex machines used Vernams original one-time-tape (OTT) principle. The system was simple but solid. It required two identical reels of punched paper tape with truly random five-bit values, the so-called one-time tapes. These were distributed beforehand to both sender and receiver. Usually, the message was prepared (punched) in plain onto paper tape. Next, the message was transmitted on a Telex machine with the help of a tape reader, and one copy of the secret one-time tape ran synchronously with the message tape on a second tape reader. Before exiting the machine, the five-bit signals of both tape readers were mixed by performing an Exclusive OR (XOR) function, thus scrambling the output. On the other end of the line, the scrambled signal entered the receiving machine and was mixed, again by XOR, with the second copy of the secret one-time tape. Finally, the resulting readable five-bit signal was printed or perforated on the receiving machine. A unique advantage of the punched paper tape keys was that copying them quickly was virtually impossible. The long tapes (which were sealed in plastic before use) were on a reel and printed with serial numbers and other markings on the side. To unwind the tape, copy it and rewind it again with a perfectly aligned print was very unlikely and such one-time tapes were therefore more secure than other keys sheets that were copied quickly by taking a photo or writing them over by hand. A famous example of one-time pads security is the WashingtonMoscow hotline with the ETCRRM II. a standard commercial one-time tape mixer for Telex. Although simple and cheap, it provided absolute security and unbreakable communications between Washington and the Kremlin, without disclosing any secret crypto technology. Some other cipher machines that used the principle of one-time pad are the American TELEKRYPTON. SIGSALY (noise as one-time pad), B-2 PYTHON and SIGTOT, the British BID-590 NOREEN and 5-UCO. the Canadian ROCKEX. the Dutch ECOLEX series. the Swiss Hagelin CD-57 RT, CX-52 RT and T-55 with a superencipherment option, the German Siemens T-37-ICA and M-190. the East German T-304 LEGUAN. the Czech SD1. the Russian M-100 SMARAGD and M-105 N AGAT and the Polish T-352T-353 DUDEK. There were also many teletype or ciphering device configurations in combination with a tape reader, for one-time tape encryption or superencipherement. The image below explains one-time tape encryption for Telex (TTY Murray). Teletype signal one-time tape encryption One-time tape Teletype Hotline Below are three images of the famous Washington-Moscow hotline, encrypted with one-time tapes. The Hotline became operational in 1963 and was a full duplex teleprinter (Telex) circuit. Although the Hotline always was shown as a red telephone in movies and popular culture, the option of a speech link was turned down immediately as it was believed that spontaneous verbal communications could lead to miscommunications, misperceptions, incorrect translation or unwise spontaneous remarks, which are serious disadvantages in times of crisis. Nevertheless, the red phone myth lived a long life. The real hot line was a direct cable link, routed from Washington over London, Copenhagen, Stockholm and Helsinki to Moscow. It was a double link with commercial teleprinters, one link with a Teletype Corp Model 28 ASR teleprinter with English characters and the other link with East German T-63 teleprinters with Cyrillic character. The links were encrypted with one-time tapes by means of four ETCRRMs (Electronic Teleprinter Cryptographic Regenerative Repeater Mixer). The one-time tape encryption provided unbreakable encryption, absolute security and privacy. Although a highly secure system, the unclassified standard teleprinters and ETCRRMs were sold by commercial firms and therefore did not disclose any secret crypto technology to the opponent. The ETCRRM Image NSA Images Detlev Freisleben Archive (click to enlarge) A Practical Example with Numbers As a little exercise we will decipher a recording of an actual numbers station (see important note below). You can open or download (right-click and Save Target As. ) the sound file below. The broadcast starts with a repeated call sign melody and the receivers call sign quot39715quot, followed by six tones and the actual message. All message groups are spoken twice to ensure correct reception. Write down the message groups once (skip the call sign). Once you have the complete message, write the given one-time pad key underneath it. Add message and key together, digit by digit, from left to right, without carry (e. g. 6 9 5 and not 15). Finally, convert the digits back into text with the help of the quotAT-ONE-SIRquot straddling checkerboard as shown in the previous section. Make sure to separate one-digit and two-digit characters correctly. This little exercise shows exactly how secret agents can receive messages in an absolutely secure manner, with only one-time pads, a small short-wave receiver and pencil and paper. The one-time pad key to decipher this message: Important Note . Although we use a recording from an actual numbers station (Lincolnshire Poacher, E3 Voice), the one-time pad key is fictitious and reverse-calculated (key plaintext - ciphertext) so that a readable but fictitious message is obtained when using this key. In reality, we dont know which key was used, whether we must add or subtract and there is no way to decipher the original message. In fact, since a one-time pad key is truly random, one can calculate any plaintext from a given ciphertext, as long as you use the right wrong key. Thats exactly why one-time pad is unbreakable. Secret Splitting There is a special way to use one-time pad where the key is not to be destroyed. When information should be available only when two people agree to reveal that information, we can use secret splitting. The secret information is encrypted with a single one-time pad whereupon the original plaintext is destroyed. One user receives the encrypted message and the other user the key. In fact, it doesnt matter who gets which, since both pieces of information can be seen as equal, encrypted parts of the original information. The split parts are both called keys. Both these keys are useless without each other. This is called secret splitting. One could encrypt for example the combination to a safe and give the split ciphertext to two different individuals. Only when they both agree upon opening the safe, will it be possible to decipher the combination to the safe. You could even split information into three or more pieces by using two or more keys. In this little example Charlie splits his secret safe combination 21 46 03 88. A random key is subtracted digit by digit, without carry, from the combination numbers. Alice and Bob both receive one piece of the information from Charlie. Its mathematically impossible for both Alice and Bob to retrieve the combination numbers unless they share their keys. This is done by simply adding the keys (without carry). Of course, we could also use secure splitting on text to encrypt passwords and such. Just convert the text into numbers (e. g. A01, B02 and so on through Z26) or use a straddling checkerboard. To split the secret into more parts, just add a one-time key for each of the new persons. For three persons you must subtract two keys (without carry) from the plaintext to obtain the ciphertext (e. g. 2 - 4 - 9 9 Because 2 - 4 12 - 4 8 and 8 - 9 18 - 9 9). Instead of keeping your secret password in an envelop, you could split it and give the shares to different persons, of which at least one is trusted. One person could never act on his own and approval of a second person is always required. When granddad, old and sick, splits the secret combination from the safe that contains his money and gives each of his children one part, they can only get their hands on his money if they all agree (not that this will make him live longer). However, since this system is unbreakable, all information is lost if one of the shares goes missing. Theres no way back if a share is lost or destroyed by accident It might be useful to have one extra copy of your share somewhere on a secure location. More about Secret Splitting on this page . About Modular Arithmetic Modular arithmetic has interesting properties that play a vital role in cryptography and it is also essential to the security of one-time pad encryption. The result of an encryption process could reveal information about the key or the plaintext. Such information might either point to possible solutions or enable the codebreaker to discard some wrong assumptions. The codebreaker will use this information as a lever to break open the encrypted message. By using modular arithmetic on the result of a calculation we can obscure the original values that were used to calculate that result. In mathematics, modulo x is the remainder after the division of a positive number by x. Some examples: 16 modulo 12 4 because 16 divided by 12 is 1 and this leaves a remainder of 4. Also, 16 modulo 10 is 6 because 16 divided by 10 is 1 and thus leaves a remainder of 6. Fortunately, theres a far easier way to understand and work with modular arithmetic. Modular arithmetic works similarly to counting hours, but on a decimal clock. If the hand of our clock is at 7 and we add 4 by advancing clockwise, we pass the 0 and arrive at 1. Likewise, when the clock shows 2 and we subtract 4, advancing anticlockwise, we arrive at 8. Modular arithmetic is very valuable to cryptography because the result value reveals absolutely no information about the two values that were added or subtracted. If the result of a modulo 10 addition is 4, we have no idea whether this is the result of 0 4, 1 3, 2 2, 3 1, 4 0, 5 9, 6 8, 7 7, 8 6 or 9 5. The value 4 is the result of an equation with two unknowns, which is impossible to solve. The modulus should have the same value as the number of different elements, with 0 designated to the first element: Mod 10 for digits as they can have 10 values (0 - 9) Mod 26 for letters as they can have 26 values (A - Z) with A 0 through Z 25 Mod 2 for bits as they can have two values (0 and 1) Mod 256 for bytes as they can have 256 values (0 - 255) Modulo 10 is very easy to perform by adding without carry and subtracting without borrowing, which basically means discarding all but the most-right digit of the result. It could not be easier for one-time pad encryption with digits. Performing modulo calculations on letters is a bit more complex and requires conversion into numerical values. If we combine the letter X (23) with key Z (25) modulo 26, the result will be 22 (W) because (23 25) mod 26 22. Thats way more elaborate and slower than decimal modulo 10. Fortunately, we can use the Vigenere Square or a circular Vigenere cipher disk to perform modulo 26 easily without any calculations. Note that you should never assign the values 1 through 26 to the letters because the result of a modulo calculation can be zero, for example (25 1) mod 26 0. Modular calculations with bits and bytes are actually Exclusive OR operations (XOR) in Boolean modular arithmetic. XOR is used in computer programming to combine a data bit with a random key bit or to combine a data byte with a random key byte. Lets show the danger of not using modular arithmetic. With normal addition, the ciphertext result 0 can only mean that both key and plaintext have the value 0. A ciphertext result of 1 means that the two unknowns can only be 0 1 or 1 0. With result 2, the unknowns can only be 0 2, 1 1 or 2 0. Thus, for some ciphertext result values we can either immediately determine the unknowns or we can see which unknowns of the equation could be possible or impossible. Suppose we add the letter X (23) with key Z (25) without modulo. In that case, the result would be ciphertext 48, as we cannot convert 48 into a letter. However, although both plain letter and truly random key are unknown, we can draw some important conclusions: the total of 48 is only possible with combinations X (23) Z (25), Y (24) Y (24) or Z (25) X (23). By merely looking at the ciphertext, we can discard all letters A through W as possible candidates for that particular plaintext and key letter. This is also the reason why you should never use text that is converted into digits as numerical key for a one-time pad (some book ciphers use this system). The result wil never be random as it consists of a limited range of 26 elements (0-25 or 1-26) instead of 10 elements (0-9) or 100 (0-99), resulting in a completely insecure ciphertext with a tremendous bias. These simple examples show how a ciphertext can leak information that is very valuable to the codebreaker, simply because normal instead of modular arithmetic was used to calculate the ciphertext. Not using modular arithmetic always causes a biased ciphertext instead of the truly random ciphertext result from modular arithmetic. Any bias is as valuable as gold to the codebreaker. Modular arithmetic is therefore vital to the security of the one-time pad. Never use one-time pad encryption without applying modular arithmetic Is One-time pad Really Unbreakable Is one-time pad encryption absolutely secure and unbreakable when all rules are applied correctly Yes Its also easy to show why, because the system is simple and transparent. It all comes down to two simple basic facts that are easily understood: One time pad is an equation with two unknowns, one of which is truly random. When a truly random key is combined with a plaintext, the result is a truly random ciphertext. An adversary only has the random ciphertext at his disposal to find key or plaintext. This is an equation with two unknowns, which is mathematically unsolvable. There is also no mathematical, statistical or linguistic relation whatsoever between the individual ciphertext characters or between different ciphertext messages because each individual key letter or digit is truly random. The modulo 26 (one-time pad with letters) or modulo 10 (one time pad with digits) also ensures that the ciphertext does not reveal any information about the two unknowns in the equation (see previous paragraph). These properties render useless all existing cryptanalytic tools that are available to the codebreaker. Suppose we have the piece of ciphertext quotQJKESquot, enciphered with a one-time letter pad. If someone had infinite computational power he could go through all possible keys (a brute force attack). He would find out that applying the key XVHEU on ciphertext QJKES would produce the (correct) word TODAY. Unfortunately, he would also find out that the key FJRAB would produce the word LATER, and even worse, DFPAB would produce the word NEVER. He has no idea which key is the correct one. In fact, you can produce any desired word or phrase from any one-time pad - encrypted message, as long as you use the right wrong key. There is no way to verify if a solution is the right one. Therefore, the one-time pad system is proven completely secure. Three of the many possible solutions: Let us give an example with one-time pad encryption, based on digits. For encryption, plain and key are subtracted. For decryption, the key is added to the ciphertext. The following straddling checkerboard is used for text to digit conversion. Suppose we intercepted the following ciphertext fragment: Unfortunately, there is no way to check which of the two keys and resulting plaintext are correct. Well, here is the bad news: both solutions are incorrect. The actual message is found below, but we will never know for certain whether this is the actual message, unless we have the original key at our disposal. These examples again show that we can produce any plaintext from any ciphertext, as long as we apply the 147proper148 wrong key. Since the plaintext is determined by a series of truly random key digits, mathematically unrelated to each other, we have absolutely no idea whether the chosen key is correct. Any readable solution is mathematically and statistically equally possible and appears valid. There is no way to verify the solution, as it originates from random digits. The system is therefore information-theoretically secure. You have an unbreakable cipher. Its the only existing unbreakable cipher and it will stay unbreakable forever, regardless any future mathematical or technological advances or infinite time, available to the codebreaker. The one-time pad encryption scheme itself is mathematically unbreakable. The attacker will therefore focus on breaking the key instead of the ciphertext. Thats why a truly random key is essential. If the key is generated by a deterministic algorithm the attacker could find a method to predict the output of the key generator. If for instance a crypto algorithm is used to generate a random key, the security of the one-time pad is lowered to the security of the used algorithm and is no longer mathematically unbreakable. If a one-time pad key, even truly random, is used more than once, simple cryptanalysis can recover the key. Using the same key twice will result in a relation between the two ciphertexts and consequently also between the two keys. The different ciphertext messages are no longer truly random and its possible to recover both plaintexts by heuristic analysis. Another unacceptable risk of using one-time pad keys more than once is the known-plaintext attack. If the plaintext version of a one-time pad encrypted version is known, it is of course no problem to calculate the key. This means that if the content of one message is known, all messages that are encrypted with the same key are also compromised. Breaking a Reused One-time pad Using a one-time pad more than once will always compromise the one-time pad and all ciphertext, enciphered with that one-time pad. To exploit reused one-time pads we can use a heuristic method of trial and error. This simple method enables the complete, or at least partial, deciphering of all messages. This can even be done with pencil and paper, although it is a slow and cumbersome process. The principle is as follows: a crib, which is a presumed piece in the first plaintext, is used to reverse-calculate a piece of the key. This presumed key is than applied at the same position on the second ciphertext. If the presumed crib was correct than this will reveal a readable part of the second ciphertext and provide clues to expand the cribs. In the following example we will demonstrate the breaking of two messages, only with the aid of pencil and paper. We have two completely different ciphertext messages, quotAquot and quotBquot. They are both enciphered with the same one-time pad, but we have no knowledge of that key. Let us begin with assuming that the letters are converted into digits by assigning them the values A01 trough Z26, that the enciphering is performed by subtracting the key from the plaintext without borrowing (5 - 8 15 - 8 7) and that deciphering is performed by adding ciphertext and key together without carry (7 6 3 and not 13). This is a standard and unbreakable application of one-time pad, if only they had never used that one-time pad twice The reason I use the basic A01 to Z26 is to make it easier to see the separate letters. The described heuristic analysis works also with a straddling checkerboard (one-digit and two-digit conversions). First, we must search for a crib. A crib is an assumed piece of plaintext that corresponds to a given ciphertext. These can be commonly used words, parts of words, or frequently used trigrams or bigrams. Some examples of frequent trigrams in the English language are quotTHEquot, quotANDquot, quotINGquot, quotHERquot and quotHATquot. Frequent bigrams are quotTHquot, quotANquot, quotTOquot, quotHEquot, quotOFquot and quotINquot. Of course, a crib should be as long as possible. If you know who sent the message and what he might be talking about you could try out complete words. In our example, we dont have any presumed words, so well have to use some other group of letters. Lets try the crib quotTHEquot, which is the most frequently used trigram in the English language. Now, in this example we only have one small piece of ciphertext. In real life, you might have a few hundred digits at your disposal for testing, which makes a successful crib more likely. We align the letters quotTHEquot with every position of ciphertext quotAquot and subtract the ciphertext from the crib. The result is the assumed one-time key. In heuristic terms, this is our trial. To test it, we add the assumed key to ciphertext quotBquot to recover plaintext quotBquot. Unfortunately, as shown underneath the first quotTHEquot of the example, we get our heuristic error. We continue to try out all positions. For the sake of simplicity, I only show three example positions of the crib. Our trial and error will show us that the 9th character position (17th digit) provides a possible correct plaintext quotBquot, the trigram quotOCUquot. There are a few, but not too many, solutions to complete this quotOCUquot piece of plaintext, and well have to try them all out. So, lets try out the obvious quotDOCUMENTquot. This assumption has to pass our trial and error again. Therefore, here below, we use quotDOCUMENTquot as a crib for plaintext quotBquot at exactly the same place. We subtract ciphertext B from the assumed plaintext quotDOCUMENTquot to again recover a new portion of the presumed key. Our presumed key is now already expanded to 16 digits. We add this presumed key to ciphertext quotAquot to hopefully recover something readable and indeed, quotOTHESTATquot could well be a correct solution, thus confirming the used crib. Can we make this crib any longer quotTHE STATquot could be part of quotTHE STATUSquot, quotTHE STATIONquot or quotTHE STATICquot, and quotO THEquot might be expandable to quotTO THEquot, as quotTOquot is a popular bigram that ends with the letter O. Again we must test these solutions by recovering the related assumed key and try that key out on the other ciphertext. If correct, this will again reveal another little readable piece of plaintext. Remember we started only with the assumption that there could be a quotTHEquot in one messages and already end up with quotDOCUMENTquot and quotTO THE STAT. quot after only two heuristic steps This process is repeated over and over. Some new cribs will prove to be dead end and others will result in readable words or parts of words (trigrams or bigrams). More plaintext means better assumptions and the puzzle will become easier and easier. Thanks to the two ciphertexts, you can verify the solutions of one plaintext with its counterpart ciphertext, over and over again, until the deciphering is completed. Finally, well give the solution, just to verify the results of our trial and error: Little fragments like, for example, quotFORMAquot is easily expanded to quotINFORMATIONquot, gaining 6 additional letters as a crib. quotRANSPquot is most likely quotTRANSPORTquot or, with some luck, quotTRANSPORTATIONquot, providing 9 additional letters, a quite large crib. Sometimes, the already recovered text provides clues about the words that precede or follow them, or will help to get ideas for words on other places in the message. Its a slow and tedious process, but the patchwork will gradually grow. Slow, cumbersome and tedious pays off in this line of work. This method is also usable when the text is converted into digits with a straddling checkerboard or any other text-to-digit conversion systems. Of course, this example is short and simple. In reality, there could be all kinds of complications that require many more trials. What system is used to convert text into digits What language is used Did they use abbreviations or slang Are there words available as cribs or do we need to piece together trigrams or even bigrams until we have a word to get launched Does the message contain actual words or are there only codes from a codebook Is the one-time pad reused completely or only partially, and do they start at the same position in both messages All these problems can slow down the heuristic process and require a vast number of trials, with associated dead ends and errors, before the job is done. Success is not guaranteed, but in most cases, the reuse of one-time pads will result in a successful deciphering. This is certainly the case with todays computer power, enabling fast heuristic testing. History provides various examples of bad implementation or negligent use of one-time pads. The breaking of the war-time German diplomatic message traffic is a fine example of flawed implementation. The German foreign office could have been the first to implement the perfectly secure one-time pad system but instead decided to generate the keys with a simple mechanical machine. By doing so, they neglected the first crucial rule of one-time pad that the key should be truly random. The U. S. Army Security Agency did not actually break German one-time pad encrypted traffic but basically exploited a flawed pseudo-random stream cipher. The VENONA project is probably the most notorious and well-known example of how important it is to follow the basic rules of one-time pad. Soviet Intelligence historically always relied heavily on one-time pad encryption, with good reason and success. Soviet communications have always proved extremely secure. However, during the Second World War, the Soviets had to create and distribute enormous quantities of one-time pad keys. Time pressure and tactical circumstances lead in some cases to the distribution of more than two copies of certain keys. In the early 1940s, the United States and Great Britain analyzed and stored enormous quantities of encrypted messages, intercepted during the war. American codebreakers discovered by cryptanalysis that a very small portion of the tens of thousands of KGB and GRU messages between Moscow and Washington were enciphered with reused one-time pads. The messages were encoded with codebooks prior to enciphering with one-time pad, making the task even immensely harder for the codebreakers. Finding out which key was reused on what message, the reconstruction of the codebooks and recovering the plaintext were enormous challenges that took years. Eventually they managed to reconstruct more than 3,000 KGB and GRU messages, just because of a distribution error by the Soviets. VENONA was crucial in solving many spy cases. Although VENONA is often mistakenly referred to as the project that broke Soviet one-time pads, they never actually broke one-time pad, but exploited implementation mistakes as described above. Make no mistake It will never be possible to break one-time pad if properly applied. This example only shows how to exploit the most deadly of all mistakes: reusing a one-time pad. Random Numbers The use of a truly random key, as long as the plaintext, is an essential part of the one-time pad. Since the one-time algorithm itself is mathematically secure, the codebreaker cannot retrieve the plaintext by examining the ciphertext. Therefore, he will try to retrieve the key. If the random values for the one-time key are not truly random but generated by a deterministic mechanism or algorithm it could be possible to predict the key. Thus, selecting a good random number generator is the most important part of the system. In the pre-electronic era, true random was generated mechanically or electro-mechanically. Some of the most curious devices were developed to produce random values. Today, there are several options to generate truly random numbers. Hardware Random Number Generators (RNGs) are based on the unpredictability of physical events. Some semiconductors such as Zener diodes produce electrical noise in certain conditions. The amplitude of the noise is sampled at fixed time intervals and translated into binary zeros and ones. Another unpredictable source is the tolerance of electronic component properties and their behavior under changing electrical and temperature conditions. Some examples are ring oscillators that operate at a very high frequency, the drift, caused by resistors, capacitors and other components in oscillators or time drift of computer hardware. Photons, single light particles, are another perfect source of randomness. In such systems, a single photon is sent through a filter, and its state is measured. The quality of such randomness sources can be verified with statistical tests to detect failure of the system. Even when hardware-based true random generators are used, it will be necessary in some cases to improve their properties, for instance to prevent unequal distribution of zeros or ones in a sequence. One simple way to improve or whiten a single bit output is to sample two consecutive bits. The value sequence 01 would result in an output bit 0 and the value sequence 10 would give output 1. The repetitive values 00 and 11 are discarded. Some hardware RNGs are the Mills Generator with a combination of several ring oscillators, the Quantis QRNG. based on the unpredictable state of photons, the CPU clock jitter based ComScir generators, and the VIA Nano processor with its integrated dual quantum RNGs. Another option is the manual generation of numbers. Of course, this time consuming method is only possible for small volumes of keys or key pads. Nevertheless, its possible to produce truly random numbers. You could use five ten-sided dice (see image right). With each throw, you have a new five-digit group. Such dice are available in toy stores or you could make them yourself ( dice template ). Never ever simply use normal six-sided dice by adding the values of two dice. This method is statistically unsuitable to produce values from 0 to 9 and thus absolutely insecure (the total of 7 will occur about 6 times more often that the values 2 or 12). Instead, use one black and one white die and assign a value to each of the 36 combinations, taking in account the ordercolor of the dice (see table below). This way, each combination has a .0277 probability (1 on 36). We can produce three series of values between 0 and 9. The remaining 6 combinations (with a black 6) are simply disregarded, which doesnt affect the probability of the other combinations. You could also assign the letters A through Z and numbers 0 through 9 to all 36 dice combinations, again taking in account the ordercolor as in the table above. This way, you can create one-time pads that contain both letters and numbers. Such one-time pads can be used in combination with a Vigenere square, similar to the one described above, but with a 36 x 36 grid where each row contains the complete alphabet, followed by all digits. This will also produce a ciphertext with both letters and numbers. An advantage is that your plaintext can contain figures. You can also use lotto balls. However, after extracting a number, that ball must always be mixed again with the other balls before extracting the next ball. If random bit values are required you can use one or more coins that are flipped, with one side representing the zeros and the other side the ones. With 8 coins you could compose an 8 bit value (byte) in one throw. Many other manual systems can be devised, as long as statistical randomness is assured. These simple but effective and secure methods are suitable for small one-time pads or small keys that are used to protect passwords (see Secret Splitting ). Another alternative is the use of a software based generator. However, software random number generators will never provide absolute security because of their deterministic nature. Crypto secure pseudo-random number generators (CSPRNGs) produce a random output that is determined by a key or seed. A large (unlimited) amount of random values is derived from a seed or key with a limited size, and seed and output are related to each other. In fact, youre no longer using one-time encryption, but an encryption with a small sized key. Brute forcing the seed by trying out all possible seeds, or analysis of the output or parts of the output could compromise the generator. There are techniques to improve the output of CSPRNGs. Using a truly random and very large seed is essential. This could be done by accurate time or movement measurements of human interaction with the computer, for instance mouse movements, or by measuring the drift of computer processes time (note that a normal computer RND function is totally insecure). Another technique to drastically improve a CSPRNG is to combine the generator output with multiple other generators, the so-called quotwhiteningquot. This will make analysis of the output much more difficult because each generator output obscures information about the other generator outputs. In the end, however, only one time pad encryption, based on truly random keys, is really unbreakable. More information about the secure generation of randomness is found in the IETF RFC 1750 Randomness Recommendations for Security. Theres also the issue of secure computers to process, store or print the truly random numbers. Even the use of a hardware generator with truly random output, necessary for absolute security, is useless if the computer itself is not absolutely secure. Unfortunately, theres no such thing as a secure personal computer. The only absolutely secure computer is a physically separated computer, with restricted inputoutput peripherals, never connected to a network and securely stored with controlled access. Any other computer configuration will never guarantee absolute security. Cryptographic software is only secure on a stand-alone computer or dedicated crypto equipment. Usability and Future of One-time Pad One-time pad encryption is only possible if both sender and receiver are in possession of the same key. Therefore, we need a secure exchanged beforehand, physically through a trusted courier, or electronically by a perfect secure system like quantum key distribution. The secure communications are therefore expected and planned within a specific time frame. Enough key material must be available for all required communications until a new exchange of keys is possible. Depending upon the situation, a large volume of keys could be required for a short time period, or little key material could be sufficient for a very long time period, up to years or even decades. One-time pads are especially interesting in circumstances where long-term security is essential. Once encrypted, no single future cryptanalytic attack or technology will ever be able to decrypt the data. In contrast, information that is encrypted with current traditional computer algorithms will not withstand future codebreaking technology and can compromise people or organizations years after. Although one-time pad is the only perfect cipher, it has two disadvantages that complicate its use for some specific applications. The first problem is the generation of large quantities of random keys. We cannot produce true randomness with simple mechanical devices or computer algorithms like a computer RND function or stream ciphers. Hardware true random generators, usually based on noise, are the only secure option. The second problem is key distribution. The amount of key needed is equal to the amount of data that is encrypted and each key is for one-time use only. Therefore, we need to distribute large amounts of keys to both sender and receivers in a highly secure way. Of course, it would be useless to send the one-time pads to the receiver by encrypting them with AES, IDEA or another strong algorithm. This would lower the unbreakable security of the pads to the security level of the algorithm that was used. These are practical problems, but solutions exist to solve these problems for certain applications. Another disadvantage is that one-time encryption doesnt provide message authentication and integrity. Of course, you know that the sender is authentic, because he has the appropriate key and only he can produce a decipherable ciphertext, but you cannot verify if the message is corrupted, either by transmission errors or by an adversary. A solution is to use a hash algorithm on the plaintext and send the hash output value, encrypted along with the message, to the recipient (a hash value is a unique fixed-length value, derived from a message). Only the person who has the proper one-time pad is able to correctly encrypt the message and corresponding hash. An adversary cannot predict the effect of his manipulations on the plaintext, nor on the hash value. Upon reception, the message is deciphered and its content checked by comparing the received hash value with a hash that is created from the received message. Unfortunately, a computer is required to calculate the hash value, making this method of authentication impossible for a purely manual encryption. One-time pad encryption nevertheless has a bright future. It is in fact the only crypto algorithm that has any future. Once that computational power and codebreaking technology has surpassed the capabilities of cryptologists and the limitations of mathematics to make strong encryption, there will no longer be any crypto algorithm that survives the evolution of cryptology, unless it meets the standards of information-theoretical perfect security. Just as classical pencil-and-paper ciphers were rendered useless with the advent of the computer, so will current computer based crypto algorithms become victim to the evolution of technology, and that moment might creep on us much faster than we expect. Only one-time pad encryption, the only information theoretically secure encryption, will survive that evolution. Technology and science, instead of cryptologists, must then provide a solution to the key distribution issues. This can be some modern high-tech version of the briefcase with handcuffs or quantum key distribution (QKD) which is already in use today. QKD and one-time pad are a perfect combination. ECOQC in Vienna, Austria, was in 2008 the first ever QKD protected network. The current DARPA Quantum network has ten nodes. ID Quantique, QuintessenceLabs and SeQureNet are some of the commercial firms that currently offer QKD networks. One way or the other, one-time pad encryption and a system to distribute its keys, practical or impractical, will be implemented in the future because we will have no other choice. The current precarious state of Internet security, or rather the lack of security, is where the limited use of one-time pad encryption for specific purposes comes into the play. One might have found it ridiculous in our high-tech world, if it wasn146t for the disastrous state our privacy is in today. Indeed, even the pencil and paper one-time pad still provides a practical encryption system for sensitive private communications where the correspondents can perform all calculations by hand and without the aid of their insecure computers and unreliable network. You could call it the poor mans one-time pad, but it works perfectly and it is the only system that we can really trust today and, the best of all, nobody will ever be able to decipher your messages, not even three-letter organizations. More on One-time Pad at This Website Straddling checkerboards Various different systems to convert plain text into digits prior to encryption Numbers Stations The mysterious spy stations that broadcast numbers messages Guide to Secure Communications with the One-time Pad Cipher how to use one-time pads and set up secure communications with them TEMPEST How a one-time tape mixer lead to surpression of spurious signals Cuban Agent Communications Paper on Cuban numbers stations, Cuban agents in the U. S. and the errors they made Secret Splitting A secure way to share your secret combination or password Spies and Numbers - Here to Stay The use of one-time pads in espionage Is One-time Pad History Usability of one-time pad in todays world Numbers 9.0 Crypto Secure Cipher Pad Generator CT-46 OTP One Time Pad Training Tool (direct Zip download) Operation Tinker Bell Decipher one-time pad messages during the hunt for a KGB defector Copyright 2004 - 2017 Dirk RijmenantsAfter some crypto sillyne ss with feliam. julianor and ortegaalfredo on Twitter I cooked up a one-time pad crypto implementation in Python. This speaks volumes, not of my talent as a cryptographer (which is none at all) but the sad state of my social life these days (which happens to be the same amount). What is one-time pad encryption Feel free to skip this section if you already know the answer. Especially so you don8217t have to suffer my layman8217s explanations of cryptography. To put it simply, a one-time pad cipher is one in which the plaintext (i. e. the original message) is encoded using a completely new, random key each time it8217s sent. When properly used (and I hope I have) this system is provably unbreakable . That means the ciphertext (that is, the encoded message) can never be decoded without the proper key 8211 even if the encoding algorithm is very simple, like a bitwise XOR operation on each byte. There are a few caveats . first of all, the key can never be reused. If you do, the system not only ceases to be unbreakable but it8217s also as strong as the encoding algorithm you used. So if you chose XOR encoding and were tempted to use the key twice, you might as well have used a 8220magic ring8221 from a cereal box. The second caveat: the key must be truly random . For this reason need a random generator that can guarantee a certain amount of entropy, for example devrandom on many Unix systems, to get the one-time pads, instead of the random module, which is only a PRNG (pseudo-random generator). PRNGs can only produce a seemingly random stream of numbers, all derived from a single value (called the seed number) 8211 so it8217s 8220randomness8221 is just as good as the seed number from which all others are calculated. (This is a useful property in other contexts, like avoiding to have to store the contents of all malformed files produced by a fuzzer in order to reproduce the crashes, but I digress). The third caveat: the key must never be transmitted over an insecure medium . Sounds pretty much like a no-brainer, I know, but it8217s worth mentioning that public key crypto doesn8217t suffer from this problem. (Now you know why GPG is so much better than this). Real-life uses of one-time pads include storing the keys in codebooks, which the recipient of the message would carry everywhere. Then the encrypted messages could be safely sent in the clear, say on some radio frequency by a numbers station. until the codebook was used up. How does this code work If you weren8217t among the lucky ones who skipped over my ramblings in the previous section you can easily guess by now: we8217ll be using a bitwise XOR encoding of each byte of the plaintext against the corresponding byte of the one-time pad to produce the ciphertext. This is how we generate a one-time pad of any given size: The alternative for the lazy is to pass the name of the file we want to encrypt. A one-time pad of the exact same size will be generated. We8217ll use the - f flag this time to force overwriting the previous file. And to satisfy all audiences, there8217s also an option for the paranoid: the - p flag uses devrandom for maximum security instead of the much faster devurandom . It does take considerably longer to generate even small one-time pads, that8217s why this option is disabled by default. Now that we have our one-time pad we can encrypt the message: Both files are the same size but have different contents. Since it8217s no longer ASCII trying to cat the file only renders a bunch of garbage in the terminal. Finally, this is how you decrypt it: After decryption, conscience2.txt is identical to the original file and contains the familiar text of The Conscience of a Hacker. As always, the code is available for download below. Enjoy 24-Jul-2011 . Small update to the command like parsing and the documentation. This implementation is very good and the only problem I see is that the script doesn8217t work with a bigger key than the message. Let me explain: At this point, every time you will create a message, you will have to create the key at the same time. And there comes the problem of sharing the key (there is no trusted network except direct exchange face to face). If you build keys in advance and share them (face to face), you will not be able to use them because there is a very very low probability that your key have the same size as your message. A good solution is that the portion of the key used to encrypt the message is only the part that is necessary. ex: message: hello world key: uvpagbbaetpjzlf result: bzaluoxovesjzlf The 8220jzlf8221 part is useless, and the key will not be reused. What do you think A friend said to me: devrandom use random bytes. The encrypted message with a longer key than the message will have unreadable characters andor be unreadable. gt Why not using 8220lt devurandom tr - cd A-Za-z0-9 head - c20quot instead of quotdevurandomquot Unreadability should not be a problem if the message is already encoded in a way that lets you know where it ends. For example you can null-terminate the string like in C for text messages. I like the idea of having the tool use only parts of a pre-generated pad, by consuming one byte at a time. Bear in mind though, this is just a coding example I8217m not a cryptographer and I never meant this script to be used in real life8230 gtgt Why not using lt devurandom tr - cd A-Za-z0-9 head - c20quot instead of quotdevurandomquot I039m believe that would be a bad idea, though. Filtering random bytes makes them not random anymore. The first problem I see is that printable text in that range (A-Z, a-z, 0-9) have always the highest bit set to 0. Since (n xor 0 0) that would leave the high bit of every byte unencrypted. This is a big problem when trying to encrypt binary files, for example an attacker might try to match those bits against a known set of possible plaintexts. For text files this would not be a problem8230 except that you039re revealing the fact that you039re encrypting printable text, and that might also help the attacker. The second problem I see is that the remaining keyspace for each byte is 27 (128) but the total number of possible values is less than that (59), and that made me think the remaining bits are not evenly distributed. After a quick test of converting all 59 values to base 2 and printing them you can see that they039re effectively not random at all 8211 the 7th bit is almost always 1, for example. Now, I have no idea how to exploit that, but a proper cryptographer might. This may also not be a problem when encrypting readable text (the plaintext bits would also fall in a similar pattern) but I can039t be sure of this with my current knowledge of crypto, so I prefer to guess the worse. To solve the quotreadabilityquot problem I would rather encode the ciphertext and the key using any encoding algorithm that leaves printable characters (base64, uuencode, ascii-armor, etc.). This is the quick test I made to see how characters are distributed: python - c 8220for x in (range(ord(821608217),ord(821698217))range(ord(8216A8217),ord(8216Z8217))range(ord(8216a8217),ord(8216z8217))): print bin(x)2:.zfill(8)8221 8220The first problem I see is that printable text in that range (A-Z, a-z, 0-9) have always the highest bit set to 0. Since (n xor 0 0) that would leave the high bit of every byte unencrypted 8230 I can8217t be sure of this with my current knowledge of crypto, so I prefer to guess the worse.8221 You8217re doing it right. This is why I tell you I8217m far from a cryptographer. Far behind you Well, if each character begin by a bit set to 0, I think the first approach would be to test any character in the latin alphabet 8216XORed8217 with themselves which leaves very few patters (26)8230. Like I8217ve read yesterday, little mistakes in cryptography can make big blasts. My idea Bad idea spotted. also a nice otp implementation with some extras urbanware. orgerfr. php to be frank i tried executing code. but i am not able to understand the output. it shows this: can you plz explain me this One-time pad example in Python by Mario Vilas (mvilas at gmail dot com) breakingcode. wordpress20100217one-time-pad-encryption-in-python Create a one-time pad:.onetime. py generate - k example. key - s size. onetime. py generate - k example. key - t example. txt Encrypt a file:.onetime. py encrypt - t example. txt - k example. key - c example. cipher Decrypt a file:.onetime. py decrypt - c example. cipher - k example. key - t example. txt Options: - h, 8211help show this help message and exit - t FILE, 8211textFILE plaintext filename - c FILE, 8211cipherFILE ciphertext filename - k FILE, 8211keyFILE one-time pad filename - s NUM, 8211sizeNUM one-time pad size in bytes - f, 8211force force overwriting of any output files - p, 8211paranoid use devrandom instead of devurandom (slower) joa, is it possible that you did not give any or invalid arguments Just executing the code or without the required arguments will print the usage information. This is not an interactive program. It requires command-line arguments. The usage information tells you what is required. There also are usage examples. I also took a look at 8220erfr8221 which 8220hose8221 mentioned above. Works the same way. I cannot code, but I find your example very nice. Thanks for it. But in order to make it actually useful in practice, could you please implement it such that, as mentioned by Jens, it can take larger keys The code should only assert that the key is gt than the plain text. Unreadable cypher text (in case you cannot pass on the file but need to paste it somewhere) is not a problem, as you can easily b64encode it. Unreadable decrypted code is the only real issue. The solution would be if you can somehow define a marker for the end of the plaintext, such that in the decryption method you8217d decrypt step by step, until the end of plaintext is reached, i. e. until you read the end marker. The rest of the cypher text (the one that would result in unreadable random appended to the file, thus preventing the file from being opened. But the problem is that the marker needs to be something that under no circumstances can be part of the plaintext itself 8211 easy if you only want to encrypt text. But what if I wanted to encrypt e binary So in your current implementation, not only you would have to know the size of the texts you want to encrypt and send, before you even write them, so that you can hand your contact the corresponding keys, but also does the cypher text reveal the actually exact length of the plain text. With very long texts it might not be a problem. But what if you send an answer to a Yes-or-No question and the answer is exactly 3 bytes long You see my point The OTP scrambles the mapping of cypher text letter to plain text letter but if you can guess the plain text by other means, it cannot help. If those other means are outside the cypher text itself (like key compromise, keylogger, ), this is not in the scope of the OTP encryption. But if it is the cypher text which reveals something, then it does fall into the domain of the implementation. So, for the paranoid: Do NOT only use the part of the (longer) key that you really need, but always a tiny bit more. Not a fixed number though. I8217d suggest than during encryption you choose a number of additional bytes (bits) at random, with higher numbers getting exponentially less likely, c. f. exponential distribution. The average of this overhead length could be linked to the plaintext file length. In this case you8217d need still only one marker for the decryption, it tells where plaintext ends, and the rest, the appended part of the key (random bits) is ignored, yet you have not used up the entire key. For increased usability: Re-use keyfile. No not, what it sounds like. It8217S a ONE-TIME pad, I know. you won8217t reuse any parts of the key. Consider this: You meet your contact only once in a year. You have no idea how many messages you will exchange and how big each one will be. you could think and think and ask the stars, and then create many differently sized keyfiles, some of which you might never use at all. What if instead of this, you simply exchange TWO single files of keydata ( contact1ToContact2.date1.key and contact2ToContact1.date1.key ) of, say, 500GB Now, each time you encrypt something with that key, your encryption uses len(plaintext)len(randomPadding) of the key file, and marks that part as used. Either by saving the remaining part of it into a copy contact1ToContact2.date2.key or by changing a counter a counter in the keyfile itself. How can you decode old messages then or if they arrive out of order In that case, i think, the implementation with the marker is better than the one copying the remaining version. Now when you encrypt a message, you read the out from the beginning of the file the stored index of currently first still unused bit of key material. you include this information in the cypher message, and start encrypting form that position. When finished, you update the counter in the beginning of the keyfile. That way, when you encrypt the next message, you do not reuse any key material, but also no key material is wasted. And if you want to decrypt even older messages you sent yourself, of which you don8217t have a copy of the plain text anymore, you still have the key material (as it was not deleted) and the counter that gives you the start position of the used key material from the key file is included in the cypher text. that was Of course, one could argue, that keeping used key material for long, increases the chance of your home being raided and the key be found and old messages be decrypted. But for many, this scenario is just unlikely, and for those who fear it, include a simple function that takes the keyfile and deletes all key material prior to the position specify in the current index. If cypher texts are not delivered instantly, there could be messages be moving from Alice to Bob and from Bob to Alice simultaneously. In order to prevent them from using the same key material, they should use one keyfile only for encryption, the other only for decryption. (What Alice uses for encryption, Bob uses for decryption, and vice-versa) Decryption does exactly what it does in your current implemtnetion, except three things: 1: It reads from the cyphertext the index of the key material that was used 2: It does not start at the beginning of the keyfile, but at the given index 3: it stops decryption when the marked for end of plain text was found during decryption Yes, that is a bit more complex, but would make the entire program pretty neat and usable, I think. your license does not allow redistribution of modifications. maybe you cold release it ( optionally additionally) under GPL or another free open source license.
No comments:
Post a Comment