פנקס חד-פעמי – הבדלי גרסאות

'''פנקס חד-פעמי''' (ב[[אנגלית]]: '''One time pad''') הוא שיטת [[הצפנה]] שהומצאה בשנת [[1917]] ומבוססת על [[צופן ורנם]]. ייחודה בכך שקיימת הוכחה מתמטית לכך שאם המפתח המשמש להצפנה נבחר באקראי והשימוש בו הוא חד-פעמי, ההצפנה בלתי ניתנת לשבירה אפילו ליריב בעל עוצמת חישוב בלתי מוגבלת. שיטה זו היא הדוגמה הבולטת והפשוטה ביותר של שיטת [[סודיות מושלמת|הצפנה מושלמת]] (Perfect secrecy). למרות זאת מספר בעיות שיבוארו בהמשך מונעות שימוש נרחב בה.

לצורך הפשטות מניחים שהמסר להצפנה מיוצג כ[[מחרוזת (מדעי המחשב)|מחרוזת]] [[בסיס בינארי|בינארית]] (שהוא הייצוג הטבעי ב[[מחשב]]). המפתח המשמש להצפנה מיוצג גם הוא כמחרוזת בינארית שאורכה כאורך הקלט. ההצפנה מבוצעת על ידי פעולת [[XOR]] ([[חשבון מודולרי|חיבור מודולו 2]] המיוצג באמצעות הסמל <math>\oplus</math>) של המסר עם המפתח [[סיבית]] אחר סיבית. הפיענוחהפענוח מבוצע באותה דרך, אך עם הצופן והמפתח. בהצגה מתמטית:

שיםיש לשים לב שאם <math>c=m\oplus k</math> מזה נובע בהכרח ש-<math>k=c\oplus m</math>.

כדי שההצפנה תהיה בטוחה על התנאים הבאים להתקיים:

*אסור להשתמש במפתח אחד יותר מפעם אחת.

דוגמה נוספת גרועה אף יותר היא פרוטוקול [[WEP]] שבגרסאות הראשונות שלו הכנת המפתח לצורך הצפנה הייתה באמצעות [[וקטור אתחול]] שיחד עם המפתח הסודי מוזן ל-RC4 המייצר את זרם המפתח לצורך הצפנת הפריים ב-XOR. כל פריים הוצפן עם מפתח אחר שהוא פונקציה של המפתח הסודי הקבוע יחד עם וקטור אתחול שונה. היו שתי בעיות חמורות. ראשית, וקטור האתחול היה בעצם מספר סידורי של הפריים והוא שודר בגלוי, היות שוקטורשווקטור האתחול היה באורך 24 סיביות המשמעות היא שהוא מתאפס אחרי <math>2^{24}</math> או 16 מיליון פריימים שזה לא הרבה במונחים של ימינו. שנית, בכרטיסים מסויימיםמסוימים לאחר כיבוי והפעלה וקטור האתחול היה מתאפס. בשני מקרים אילו מה שקרה זה שמסרים שונים הוצפנו עם אותו מפתח, כשהמשמעות היא שבירה מוחלטת של הפרוטוקול. פרוטוקול זה הכיל כשלים רבים נוספים מה שהוביל לבסוף להחלפתו בפרוטוקול [[WPA]].

פנקס חד פעמי אינו מבטיח אותנטיות. החסרוןהחיסרון בהצפנה עם פעולת XOR של זרם המפתח עם המסר היא שניתן לבצע מניפולציה של סיביות מסוימות במסר המקורי מבלי לפענח את הטקסט המוצפן. השינוי יכול להיות נקודתי ולא ישפיע על חלקים אחרים של הצופן. תכונה זו נקראת "[[חשילות (קריפטוגרפיה)|חשילות]]". למשל אם המסר המוצפן מכיל הצפנה של השם "דוד" (בקידוד [[אסקי]] נניח <math>\text{E3E5E3}</math>) אם המתקיף במקרה יודע שהשם המוצפן הוא דוד ביכולתו לשנותו ל"משה" (<math>\text{EEF9E4}</math>) מבלי שהמקבל יבחין בכך. כל שעליו לעשות הוא לחבר XOR של השמות משה ודוד <math>\text{EEF9E4}\oplus\text{E3E5E3}=\text{D1C07}</math> ואז לחבר את התוצאה ב-XOR עם הטקסט המוצפן במיקום הנכון. המקבל לאחר פענוח עלול לחשוב שהשם הנכון הוא משה בעוד שהמצפין שלח את השם דוד. מסיבה זו אין להשתמש בפנקס חד פעמי ללא אמצעי נוסף ל[[קוד אימות מסרים|הבטחת שלמות ואימות]].

title=שוברי הצפנים {{כ|ימינה=כן}}(The Codebreakers)

*[http://www.schneier.com/blog/archives/2005/12/totally_secure.html הבלוג של ברוס שנייר: "Totally Secure Classical Communications?{{D}}"]