Szyfr Cezara i ROT13 – historia, działanie i jak łamać szyfr

Szyfr Cezara to jeden z najstarszych szyfrów świata – i jeden z najprostszych do złamania. Mimo to ma ciekawą historię, elegancką matematykę i praktyczne zastosowania nawet dziś. ROT13, popularna w środowisku informatycznym odmiana szyfru Cezara, jest używana do dzisiaj w Internecie.

Historia szyfru Cezara

Szyfr Cezara zawdzięcza swoją nazwę Juliuszowi Cezarowi, który według Swetoniusza używał go do szyfrowania komunikacji wojskowej. Cezar podobno przesuwał litery o 3 pozycje w alfabecie – stąd czasem szyfr Cezara z przesunięciem 3 jest uznawany za "oryginalny" szyfr Cezara.

Szyfr był stosunkowo bezpieczny w czasach starożytnych, gdy umiejętność czytania była rzadka, a kryptografia niemal nieznana. Dziś każdy może go złamać w ciągu minut – lub sekund przy użyciu komputera.

Jak działa szyfr Cezara?

Zasada jest prosta: każdą literę tekstu jawnego zastępujemy literą przesuniętą o stałą liczbę pozycji w alfabecie. Jeśli przesunięcie powoduje wyjście poza koniec alfabetu, "zawijamy" z powrotem na początek.

Wzór matematyczny

Szyfr Cezara można zapisać matematycznie używając arytmetyki modularnej:

ROT13 – szczególny przypadek szyfru Cezara

ROT13 (Rotation 13) to szyfr Cezara z kluczem 13. Jest wyjątkowy dlatego, że 26-literowy alfabet angielski podzielony przez 2 daje dokładnie 13. Oznacza to, że ta sama operacja służy zarówno do szyfrowania jak i deszyfrowania: ROT13(ROT13(tekst)) = tekst.

Gdzie używa się ROT13 w praktyce?

ROT13 jest nadal używany w Internecie, choć nie jako prawdziwe zabezpieczenie. Tradycyjnie stosowany na grupach Usenet i forach do ukrywania spoilerów filmowych, rozwiązań zagadek i treści przeznaczonych dla dorosłych. Użytkownik musi świadomie zdekodować tekst, żeby go przeczytać – co daje pewną formę opcjonalnego ostrzeżenia.

Jak złamać szyfr Cezara?

Metoda 1: Brute force (wypróbowanie wszystkich kluczy)

Alfabet angielski ma 26 liter, więc istnieje tylko 25 możliwych kluczy (klucz 0 = brak szyfrowania). Sprawdzenie wszystkich możliwości zajmuje człowiekowi kilka minut, a komputerowi ułamek sekundy.

Metoda 2: Analiza częstotliwości

W języku angielskim najczęstsza litera to "E" (ok. 12,7%), potem "T" (9,1%), "A" (8,2%). Jeśli w zaszyfrowanym tekście najczęstsza litera to "H", to prawdopodobnie odpowiada "E" → klucz = 3.

Analiza częstotliwości jest bardzo skuteczna przy dłuższych tekstach. Przy krótkich (kilka słów) bywa zawodna ze względu na małą próbkę statystyczną.

Metoda 3: Kontekst językowy (index of coincidence)

Dla każdego możliwego klucza sprawdza się czy odszyfrowany tekst "wygląda" jak naturalny język. Mierzy się to za pomocą indeksu koincydencji – jeśli jest zbliżony do wartości dla danego języka (np. 0,065 dla angielskiego), tekst jest prawdopodobnie poprawnie odszyfrowany.

Szyfr Cezara a bezpieczeństwo

Szyfr Cezara jest kompletnie nieodpowiedni do jakiegokolwiek prawdziwego szyfrowania. Należy do klasy szyfrów podstawieniowych jednoalfabetycznych, które od setek lat są łamane przez analizę częstotliwości. Nie używaj go do szyfrowania haseł, danych osobowych ani żadnych poufnych informacji.

Jako ciekawostka historyczna i narzędzie edukacyjne jest jednak doskonałym wprowadzeniem do kryptografii i matematyki modularnej.

Podsumowanie

Szyfr Cezara to historyczny szyfr podstawieniowy, w którym każdą literę zastępuje się literą przesuniętą o stałą liczbę pozycji w alfabecie. ROT13 to jego szczególny przypadek z kluczem 13, gdzie ta sama operacja szyfruje i deszyfruje. Szyfr jest trywialny do złamania (tylko 25 możliwych kluczy), ale ma wartość historyczną i edukacyjną. Kalkulator szyfru Cezara online pozwoli Ci kodować i dekodować dowolne teksty oraz sprawdzać wszystkie 25 możliwych odszyfrań jednocześnie.