Cifrado por sustitución para niños
En criptografía, el cifrado por sustitución es una forma de ocultar mensajes secretos. Imagina que tienes un mensaje y quieres que solo ciertas personas lo entiendan. Con este método, cambias cada letra o grupo de letras de tu mensaje original por otras letras o símbolos, siguiendo un plan secreto.
La persona que recibe el mensaje cifrado sabe el plan y puede hacer el cambio inverso para leer el mensaje original. Es como si cada letra tuviera un disfraz diferente.
Los cifrados por sustitución son distintos de los cifrados por transposición. En un cifrado por transposición, las letras del mensaje se reordenan, pero no se cambian. En cambio, en un cifrado por sustitución, las letras se mantienen en el mismo orden, pero se reemplazan por otras.
Contenido
Tipos de Cifrados por Sustitución
Existen varias maneras de hacer un cifrado por sustitución. Dependiendo de cómo se cambien las letras, se clasifican en diferentes tipos.
Sustitución Simple: Un Carácter, Un Reemplazo
En los cifrados de sustitución simple, cada carácter del mensaje original se reemplaza por un carácter específico. Es como tener una tabla donde cada letra del alfabeto original tiene una letra de reemplazo asignada.
A veces, el alfabeto que se usa para el mensaje original y el alfabeto para el mensaje cifrado son el mismo. Esto puede facilitar la creación del código. Por ejemplo, en un alfabeto invertido, la primera letra se cambia por la última, la segunda por la penúltima, y así sucesivamente. En un alfabeto desplazado, las letras se mueven un número fijo de posiciones. Si el orden no se usa, se le llama alfabeto mezclado o alfabeto sin rango.
Cifrado Monoalfabético: Siempre el Mismo Cambio
Un cifrado de sustitución simple es monoalfabético cuando cada carácter del mensaje original siempre se sustituye por el mismo carácter en el mensaje cifrado. Es decir, la "A" siempre se convierte en "D", la "B" siempre en "E", etc., en todo el mensaje.
Algunos ejemplos famosos de este tipo de cifrado son:
- El cifrado Atbash: Este cifrado invierte el alfabeto. Por ejemplo, en español, la A se cambia por la Z, la B por la Y, y así.
- El cifrado César: Este cifrado mueve las letras un número fijo de posiciones. El cifrado César clásico desplaza las letras tres posiciones. Así, la A se convierte en D, la B en E, y la Z en C.
- El cifrado ROT13: Es similar al cifrado César, pero desplaza las letras trece posiciones.
- Cifrado con clave: Se usa una palabra clave para crear el alfabeto de sustitución. Por ejemplo, si la clave es "ZEBRAS", el alfabeto de cifrado empieza con ZEBRAS y luego sigue con las letras restantes en orden alfabético (CDFGHIJKLMNOPQTUVWXY).
- El cifrado afín: Usa una fórmula matemática para determinar la letra de reemplazo. La clave son dos números que se usan en la fórmula.
- El cifrado francmasón: En este cifrado, las letras se reemplazan por símbolos especiales, lo que lo hace más difícil de descifrar a simple vista.
- Cifrado Monomio-Binomio: Reemplaza letras por uno o dos números, lo que ayuda a ocultar la longitud real del mensaje.
¿Dónde Aparecen los Cifrados Monoalfabéticos?
Estos cifrados han sido parte de historias emocionantes:
- En el cuento "El escarabajo de oro" de Edgar Allan Poe, un cifrado de sustitución monoalfabética es clave para resolver un misterio. La historia explica cómo se descifra.
- En "La aventura de los bailarines" de Sir Arthur Conan Doyle, Sherlock Holmes debe descifrar mensajes hechos con dibujos de bailarines.
Cifrado Homofónico: Más Opciones para Letras Comunes
El cifrado homofónico fue creado para hacer más difícil el descifrado de los cifrados monoalfabéticos. En los idiomas, algunas letras aparecen más que otras (por ejemplo, la "E" y la "A" en español). El análisis de frecuencias usa esto para descifrar mensajes.
Para evitarlo, el cifrado homofónico permite que las letras más comunes tengan varias opciones de reemplazo. Por ejemplo, la "E" podría ser reemplazada por "12", "45" o "78". Esto disimula la frecuencia real de las letras.
Un ejemplo histórico es el código que usaron los hablantes de navajo durante la Segunda Guerra Mundial. Tenían varias formas de decir las letras más frecuentes en inglés para confundir al enemigo.
Cifrado Polialfabético: Cambios que Varían
Un cifrado polialfabético es más complejo porque el mismo carácter del mensaje original NO siempre se sustituye por el mismo carácter. En este sistema, se usan varios alfabetos de sustitución, y el método indica cuándo cambiar de uno a otro.
Algunos ejemplos son:
- El cifrado de Alberti: Utiliza un disco especial con dos alfabetos. Al girar el disco, se pueden crear diferentes combinaciones de alfabetos para cifrar el mensaje.
- El cifrado de Vigenère: Se basa en una tabla con 26 alfabetos desplazados. Se usa una palabra clave que se repite sobre el mensaje. Cada letra del mensaje se cifra usando el alfabeto que corresponde a la letra de la clave.
- El cifrado Vernam: Es un caso especial del cifrado de Vigenère donde la clave es tan larga como el mensaje y se usa solo una vez. Si la clave es completamente aleatoria, este cifrado es muy seguro.
Sustitución por Bloques: Cifrando Grupos de Letras
En la criptografía, la sustitución por bloques significa que se reemplazan grupos de letras (como pares o tríos) o incluso sílabas, en lugar de letras individuales. Esto hace que sean más difíciles de descifrar que los cifrados de sustitución simple.
La mayoría de los cifrados modernos, que se usan con computadoras, son cifrados por bloques o incluyen elementos de este tipo.
Algunos ejemplos de cifrados por bloques son:
- El cifrado de Playfair: Cifra pares de letras usando una matriz especial.
- El Gran Cifrado: Usado por personajes históricos como el cardenal Richelieu y Luis XIV. Este cifrado era especial porque codificaba sílabas, lo que significaba que una misma letra podía tener muchas formas de ser escrita en el mensaje cifrado.
- El cifrado Hill: Fue uno de los primeros algoritmos de cifrado que trató las letras como números y las cifró usando operaciones matemáticas. Se considera una de las primeras cifras modernas.
- El cifrado DES: Es un ejemplo de cifrado moderno que usa rondas de Feistel, un tipo de estructura de cifrado por bloques.
Nomenclátor: Una Mezcla de Métodos
Un nomenclátor es un método de sustitución que combina diferentes sistemas. La mayoría del mensaje se cifra con un método común, pero los términos más importantes o frecuentes (como nombres de personas o lugares) se sustituyen por códigos especiales. Es como un diccionario secreto para palabras clave.
Por ejemplo, María Estuardo usó un nomenclátor para sus mensajes secretos cuando era prisionera.
Fraccionamiento: Dividir para Cifrar Mejor
Algunos cifrados de sustitución tienen la característica de "fraccionamiento". Esto significa que dividen los caracteres del mensaje en partes más pequeñas que pueden ser cifradas por separado. Esto a menudo se logra usando un sistema de coordenadas, como en el Cuadrado de Polibio.
Estos cifrados pueden ser muy potentes si se combinan con un cifrado por transposición. Los sistemas criptográficos modernos, al convertir las letras en código binario (ceros y unos), también dividen la información en elementos pequeños que pueden ser cifrados individualmente.
Cuando las partes de los caracteres se tratan de forma independiente, se puede lograr que dos mensajes originales casi idénticos resulten en mensajes cifrados completamente diferentes, como ocurre con el cifrado Hill o el cifrado IDEA.
Criptoanálisis: Descifrando los Mensajes
El criptoanálisis es el arte y la ciencia de descifrar mensajes cifrados. Para los cifrados por sustitución, se suelen usar dos métodos principales:
- Ataque de fuerza bruta: Se prueban todas las posibles claves hasta encontrar la correcta. Esto solo funciona si el número de claves posibles es pequeño.
- Análisis de frecuencias: Se estudia la frecuencia con la que aparecen las letras en el mensaje cifrado. Como cada idioma tiene un patrón de frecuencia de letras (por ejemplo, la "E" es muy común en español), esto puede ayudar a identificar las sustituciones. Para los cifrados polialfabéticos, se usa un método más avanzado llamado el método Kasiski.
Galería de imágenes
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ROT13 es una variante del cifrado César, un tipo de cifrado de sustitución. En ROT13, el alfabeto es rotado 14 posiciones.
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An example pigpen message
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Disco de Alberti.
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Tabla de Vigenère.
Véase también
En inglés: Substitution cipher Facts for Kids
