Affine cipher is a monoalphabetical symmetrical substitution cipher, which eliminates the biggest drawback of the Caesar cipher – very easy cryptanalysis stemming from the low number of possible transformations.

Encryption

The affine cipher is based on the transformation which can be expressed using the following formula:

C_{i} = a \\cdot T_{i} + b \\pmod{m}
Ci – i-th character of the ciphertext
Ti – i-th character of the plaintext
a – parameter a, gcd(a,m) = 1
b – parameter b
m – modulus (we usually choose a prime number, because then we can be sure, that gcd(a, m) = 1. The prime modulus also maximizes the number of potential transformations.

Example

Encrypt the plaintext using affine cipher.

Plaintext: THEINITIAL
a = 5
b = 9
m = 26
T ⇒ 19 ⇒ 5*19 + 9 mod(26) = 0  ⇒ A
H ⇒ 7  ⇒ 5*7  + 9 mod(26) = 18 ⇒ S
E ⇒ 4  ⇒ 5*4  + 9 mod(26) = 3  ⇒ D
I ⇒ 8  ⇒ 5*8  + 9 mod(26) = 23 ⇒ X
N ⇒ 13 ⇒ 5*13 + 9 mod(26) = 22 ⇒ W
I ⇒ 8  ⇒ 5*8  + 9 mod(26) = 23 ⇒ X
T ⇒ 19 ⇒ 5*19 + 9 mod(26) = 0  ⇒ A
I ⇒ 8  ⇒ 5*8  + 9 mod(26) = 23 ⇒ X
A ⇒ 0  ⇒ 5*0  + 9 mod(26) = 9  ⇒ J
L ⇒ 11 ⇒ 5*11 + 9 mod(26) = 12 ⇒ M

Decryption

Decryption has to revert changes made by encryption, hence we must use the following formula:

 T_{i} = (C_{i} \\; - \\; b) \\cdot a^{-1} \\pmod{m}
a-1 – multiplicative inverse of a in Zm

Example

Decrypt the ciphertext using affice cipher.

Ciphertext: ASDXWXAXJM
a = 5
b = 9
m = 26

Using the extended Euclid algorithm we calculate:

a^{-1} = 21
A ⇒ 0  ⇒ (0  – 9) * 21 mod(26) = 19 ⇒ T
S ⇒ 18 ⇒ (18 – 9) * 21 mod(26) = 7  ⇒ H
D ⇒ 3  ⇒ (3  – 9) * 21 mod(26) = 4  ⇒ E
X ⇒ 23 ⇒ (23 – 9) * 21 mod(26) = 8  ⇒ I
W ⇒ 22 ⇒ (22 – 9) * 21 mod(26) = 13 ⇒ N
X ⇒ 23 ⇒ (23 – 9) * 21 mod(26) = 8  ⇒ I
A ⇒ 0  ⇒ (0  – 9) * 21 mod(26) = 19 ⇒ T
X ⇒ 23 ⇒ (23 – 9) * 21 mod(26) = 8  ⇒ I
J ⇒ 9  ⇒ (23 – 9) * 21 mod(26) = 0  ⇒ A
M ⇒ 12 ⇒ (12 – 9) * 21 mod(26) = 11 ⇒ L

Breaking the cipher

Because there are many possible combinations of input parameters of the affine cipher, the brute force attack is inefficient, but still feasible. The weak point of the cipher is the frequency analysis.

Example

We have gathered by eavesdropping the following ciphered English text and we know the used modulus (26).

ASDXWXAXJMJYKJWTDBIASDVXUASJQRZPJVVBVFTTDVVIFM
ASJASXAMDQXWADQKDWDYJWYBQYDQDYASDIBFQASGJWEDQJ
QRZABCBXWJQRZNQBFGVBFASJABASDVBFASJRJVVXKDAQJI
IXTCJRQDVFMADYPSDWASDIBFQASGJWEDQJWYASDVXUASOB
ASQDLFXQDYASDIDPQBJYVXWASDJQDJOBASJQRXDVPDQDVA
BGGDYYDJYPSXMDASDZJAADRGADYABTMDJQASDQDVFMAXWN
RDVVBIASBFVJWYVBIKDSXTMDVASDYDMJZPJVMBWNJWYXAX
VASBFNSAASJAXATBVAASDJYKJWTDJAMDJVABWDPDDHPXAS
ASDJYKJWTDWBPVMBPDYSXAMDQTSJWNDYSXVRXWYJWYQDJV
VXNWDYASDIBFQASGJWEDQJQRZOJTHABASDJAAJTHBWVAJM
XWNQJY

Now we can calculate frequencies of the characters in the ciphered text (in percent).

A (0): 11.802575107296137
B (1): 6.008583690987124
C (2): 0.4291845493562232
D (3): 12.660944206008583
E (4): 0.6437768240343348
F (5): 2.7896995708154506
G (6): 1.502145922746781
H (7): 0.6437768240343348
I (8): 2.1459227467811157
J (9): 9.656652360515022
K (10): 1.2875536480686696
L (11): 0.2145922746781116
M (12): 3.004291845493562
N (13): 1.502145922746781
O (14): 0.6437768240343348
P (15): 2.1459227467811157
Q (16): 6.008583690987124
R (17): 2.1459227467811157
S (18): 7.939914163090128
T (19): 2.575107296137339
U (20): 0.4291845493562232
V (21): 6.437768240343347
W (22): 5.579399141630901
X (23): 5.36480686695279
Y (24): 5.150214592274678
Z (25): 1.2875536480686696

We know, that in plain English text, the most common character are E (12.702%) and T (9.056%), hence we can suppose that they have been transformed into D and A. If we plug the order in alphabet of the mentioned characters into the encryption formula, we get:

0 = a*19 + b mod(26)
3 = a*4  + b mod(26)

We can subtract these equations, and calculate the multiplicative inversion of 11 using the extended Euclid algorithm and we get the value of the variable a:

3 = -15*a mod(26)
3 = 11*a mod(26)
a = 3*11-1 mod(26)
a = 3*19 mod(26)
a = 5 mod(26)

Plug a into the first equation and we get the variable b.

0 = 5*19 + b mod(26)
0 = 17 + b mod(26)
b = -17 mod(26)
b = 9 mod(26)

Now we can decipher the encrypted text:

THEINITIALADVANCEOFTHESIXTHARMYWASSOSUCCESSFUL
THATHITLERINTERVENEDANDORDEREDTHEFOURTHPANZERA
RMYTOJOINARMYGROUPSOUTHATOTHESOUTHAMASSIVETRAF
FICJAMRESULTEDWHENTHEFOURTHPANZERANDTHESIXTHBO
THREQUIREDTHEFEWROADSINTHEAREABOTHARMIESWEREST
OPPEDDEADWHILETHEYATTEMPTEDTOCLEARTHERESULTING
MESSOFTHOUSANDSOFVEHICLESTHEDELAYWASLONGANDITI
STHOUGHTTHATITCOSTTHEADVANCEATLEASTONEWEEKWITH
THEADVANCENOWSLOWEDHITLERCHANGEDHISMINDANDREAS
SIGNEDTHEFOURTHPANZERARMYBACKTOTHEATTACKONSTAL
INGRAD

SEO od společnosti Digital Pylon


Online casino s algoritmem

České casino online online slot-vegas.cz

Hrajte nejlepší hry jako je GoodGame Empire.





Zajímavé články: Jak najít práci snů? Zvolte kariéru v IT!, Češi mají rádi hrací automaty online, Jak funguje algoritmické obchodování Casino, Online výuka Algoritmus a online marketing mají svá pravidla, Automaty, Matematický vliv, Ratings, Jak fungují algoritmy hazardních her online: více znalostí, více peněz, SYPWAI - nástroj pro vědecký vývoj, Vynikají na globálním trhu: Nejlepší vývojáři softwaru pro online výherní automaty, Jak si vybrat nejlepší české online casino, Proč byste měli hrát online casino VPN revoluce, Kde najdeme algoritmy v každodenním životě?, Čeká vás pracovní pohovor mimo město? Podívejte se, jak dokonale zvládnout včasný příchod, 5 úžasných technologií ze světa hazardních her, Mirror and access to Mostbet, Svou kancelář můžete mít stále po ruce, Jaké výhody má digitalizovaná firma oproti off-line konkurenci?, Jaký systém vybrat pro snadné řízení výroby?, Nahradí umělá inteligence ajťáky?, Důvody, proč používat SnapTik ke stahování videí TikTok, Dokonalý den na pláži: Co si vzít s sebou, aby byl výlet zábavný a bezpečný?, Jak přežít dlouhý let?, Go pay GoodGame Empire, Blockchain, Rozhovor


Doporučujeme

Internet pro vaši firmu na míru

https://www.algoritmy.net