10. Šifrování dat

Opakování

• komprese dat - bezztrátová - RLE u obrázků, indexace barev, slovník u textu; ztrátová - snížení počtu barev

Teorie

• šifrování dat (encryption) - kódování dat, které zajišťuje utajení informací při přenosu/uložení dat
  • šifrují se např. přihlašovací hesla v počítači, na internetu se chrání komunikace proti odposlechu (platby, přihlašování, ...), podobně WiFi, GSM
• dešifrování dat - získání původní informace - je možné jen pro držitele klíče (hesla)
  • prolomení šifry hackery, crackery - nelegální nalezení klíče např. hrubou silou (zkoušením všech možných hesel) - ochrana např. zablokováním účtu po více neúspěšných pokusech
• kryptografie - věda o šifrování

Historické šifry

• Caesarova šifra - posun písmen v abecedě - obr. - klíčem je číslo, vyjadřující posun
  • vylepšení - promíchání šifrovacích písmen - obr.
  • stejné písmeno je vždy zašifrováno stejně - snadné odhalení podle četnosti písmen (frekvence)
• Albertiho šifra - písmena se střídavě šifrují z různých řad - obr. - stejná písmena můžou mít různé zašifrované protějšky (např. silnice -> LESGOQT)
  • vylepšení - Vigenerova [vižnérova] šifra - obr., wiki - šifrovací řádek se volí opakovaně podle písmen hesla (např. "wikipedie" se při hesle "bagr" zašifruje jako "XIQZQEJZF ")
• Skytalé - wiki
• Šifrovací mřížka - obr. - čtverec s vystřiženými okénky, okénka se vyplní textem a mřížka se otočí o 90° (opakuje se 3x), použito v románu Julese Verna Matyáš Sandorf
• Polybiův čtverec - wiki, www - šifra je dána číslem řádku a sloupce písmena, používáno např. vězni vyťukáváním čísel
• Knižní šifra - slova zprávy jsou nahrazena jejich pořadovými čísly z určité knihy (např. z Bible), podobně lze šifrovat i písmena
• další - https://www.cryptool.org/en/cto/, https://www.braingle.com/brainteasers/codes/ 

Moderní šifry

• symetrické - používají k šifrování i dešifrování jediný klíč (heslo) - obr. - tento klíč je obtížné poslat příjemci
• asymetrické - k zašifrování a dešifrování se použijí různé klíče (soukromý a veřejný) - obr., druhá osoba má přístup pouze k veřejnému klíči
  • umožňuje i autentizaci (ověření pravosti autora) - např. elektronický podpis - obr.

Software

• Windows - BitLocker - šifrování disků
• PGP - wiki - šifrování mailu

Další info:

• kniha Simon Singh - Kniha kódů a šifer
• filmy Kód Enigmy, Kód Navajo

Zápis:

---

10. Šifrování dat
= kódování dat, zajišťující utajení informací při přenosu/uložení dat (např. u přihlašovacího hesla)
- dešifrování dat - získání původní informace - je možné jen pro držitele hesla ("správného klíče do zámku")
- kryptografie - věda o šifrování

---

Cvičení 1 - Excel - Šifrování.xlsx - list Caesar

• list Caesar - záhlaví Kód ASCII, Znak, Posunutý kód, Zašifrovaný znak
  1. vytvořit ve sloupci A řadu 65-90 a vedle ASCII písmena =znak(A2)
  2. Verze 1 - ve sloupci C vytvořit řadu čísel posunutou o 8
  3. ve sloupci D zadat =znak(C2)
  4. vpravo zakódovat svisle své jméno a příjmení bez diakritiky (natvrdo bez vzorců)
  5. jak snadno změnit posun?
  6. Verze 2 - do A29 zapsat Posun: a do B29 číslo 8
  7. Pro posunutý kód vytvořit vzorec =B2+B29, pak upravit na =B2+$B$29
  8. problém u buněk od ASCII 83 - vylepšení vzorce (26 je počet písmen):
     • =KDYŽ(A2+$B$29<=90;A2+$B$29;A2+$B$29-26)
  9. Nakopírovat vzorec, otestovat změnu posunu a zakódovat text pomocí vzorce =odkaz na zašifrované písmeno, znovu otestovat jiný posun
  10. Verze 3 - automatické vyhledání znaku pomocí =SVYHLEDAT(Co chcete vyhledat, kde ho chcete vyhledat, číslo sloupce v oblasti obsahující vrácenou hodnotu, vrátí přibližnou nebo přesnou shodu) - help - místo zašifrovaného písmena zapsat vzorec: 
      • =SVYHLEDAT(F10;$B$2:$D$27;3;PRAVDA)
  11. možno přidat kontrolu posunu: =KDYŽ(A(B29<=26;B29>=0);"ok";"posun mimo rozsah"), pozn. funkce A je jako AND

Cvičení 2 - list Alberti - střídavý výběr ze dvou tabulek

1. Zkopírovat list Caesar na Alberti
2. Přidat nový posun, zkopírovat sloupce BCD na EFG a upravit vzorce na nový posun, upravit odkazy v šifře

Cvičení 3 - list Vigener - dekódování

• heslo: "jan", zakódovat "ivan", dekódovat "tagn"

Cvičení 4 - šifrovací mřížka - list Mřížka

• vložit obrázek s mřížkou (mrizka.png), upravit velikost (kalibrace) a dekódovat text (celkem 4 polohy - sever nahoru, pak otáčet po směru hod. ručiček)
• podle situace možno zakódovat vlastní text