सीज़र साइफ़र डिकोडर: किसी भी शिफ्ट के साथ एन्क्रिप्ट और डिक्रिप्ट करें

जूलियस सीज़र ने लगभग 50 BCE में सिसरो को लिखे एक पत्र में अपने सिफ़र (कूटलेखन विधि) के बारे में बताया था, जो इसे इतिहास के सबसे पुराने दर्ज एन्क्रिप्शन तरीकों में से एक बनाता है। सीज़र ने 3 के शिफ्ट का इस्तेमाल किया — यानी A को D में, B को E में बदलना, और इसी तरह आगे भी। दूसरी सदी CE में लिखने वाले सुएटोनियस ने दर्ज किया कि सीज़र ने कुछ पत्रों में 1 के शिफ्ट का भी इस्तेमाल किया था; इससे पता चलता है कि पुराने समय में भी, 'की' (key) को बदलना सुरक्षा के एक उपाय के तौर पर समझा जाता था।

यह सिफ़र मॉड्यूलर अरिथमेटिक पर काम करता है। हर अक्षर को एक नंबर दें: A=0, B=1, ..., Z=25। k शिफ्ट के साथ एन्क्रिप्ट करने के लिए, (अक्षर + k) mod 26 का हिसाब लगाएं और उसे वापस अक्षर में बदलें। डिक्रिप्ट करने के लिए, (अक्षर - k + 26) mod 26 का हिसाब लगाएं। +26 यह पक्का करता है कि नतीजा हमेशा पॉज़िटिव रहे, जबकि शिफ्ट घटाने पर नतीजा नेगेटिव हो सकता था। यह वही गणित है जो घड़ी के हिसाब-किताब में इस्तेमाल होता है — 11 बजे में 3 घंटे जोड़ने पर 2 बजते हैं, न कि 14।

क्रिप्टोएनालिटिक तकनीक के तौर पर 'फ़्रीक्वेंसी एनालिसिस' (आवृत्ति विश्लेषण) का ज़िक्र सबसे पहले 9वीं सदी के अरब गणितज्ञ अल-किंदी ने अपनी किताब 'क्रिप्टोग्राफ़िक संदेशों को डिकोड करने पर एक पांडुलिपि' में किया था। अल-किंदी ने देखा कि किसी भी भाषा में कुछ अक्षर दूसरों की तुलना में ज़्यादा बार आते हैं, और यह आवृत्ति पैटर्न 'सब्स्टीट्यूशन साइफ़र' में भी बना रहता है — यानी साइफ़रटेक्स्ट में सबसे ज़्यादा बार आने वाला अक्षर अक्सर प्लेनटेक्स्ट के सबसे ज़्यादा बार आने वाले अक्षर से मेल खाता है। इस जानकारी ने सुरक्षा के साधन के तौर पर साधारण सब्स्टीट्यूशन साइफ़र को बेकार बना दिया, हालाँकि इनका इस्तेमाल शिक्षा और आम बातचीत में होता रहा।

ROT13 का अपना एक इतिहास है। 1980 के दशक में इंटरनेट यूज़नेट (Usenet) सिस्टम में यूज़र्स के लिए स्पॉइलर और एडल्ट कंटेंट को एक मामूली रुकावट के पीछे छिपाने के लिए एक आसान तरीके की ज़रूरत थी। ROT13 को इसलिए चुना गया क्योंकि 26 अक्षरों वाले अल्फाबेट में 'शिफ्ट 13' खुद का ही उलटा (self-inverse) होता है — इसे दो बार इस्तेमाल करने पर ओरिजिनल चीज़ वापस मिल जाती है, इसलिए एक ही फ़ंक्शन चीज़ों को छिपाने और दिखाने, दोनों का काम करता है। इसे यूज़नेट न्यूज़रीडर सॉफ़्टवेयर में एक मेनू ऑप्शन के तौर पर शामिल किया गया था और यह कंज्यूमर सॉफ़्टवेयर में किसी भी साइफ़र (cipher) का बड़े पैमाने पर इस्तेमाल होने वाला पहला उदाहरण बना; यह SSL/TLS एन्क्रिप्शन के आने से एक दशक पहले ही आ गया था।

कंप्यूटर साइंस की पढ़ाई में, सीज़र साइफर (Caesar cipher) लगभग हर जगह सबसे पहले सिखाया जाने वाला साइफर है, और इसके पीछे ठोस वजह भी है। यह प्लेनटेक्स्ट, साइफरटेक्स्ट, की (key), एन्क्रिप्शन फ़ंक्शन और डिक्रिप्शन फ़ंक्शन जैसे कॉन्सेप्ट्स को सबसे आसान तरीके से समझाता है। ब्रूट-फोर्स अटैक (सभी 25 कीज़ को आज़माना) से 'की स्पेस' का कॉन्सेप्ट समझ आता है और यह भी पता चलता है कि छोटा की स्पेस क्यों असुरक्षित होता है। फ़्रीक्वेंसी एनालिसिस से प्रोबेबिलिस्टिक क्रिप्टएनालिसिस की जानकारी मिलती है। किसी भी दूसरे साइफर की तुलना में, सीज़र साइफर कोड की हर लाइन के साथ क्रिप्टोग्राफ़ी के ज़्यादा बुनियादी सिद्धांत सिखाता है।

CTF (कैप्चर-द-फ्लैग) प्रतियोगिताओं में, सीज़र-एनकोडेड फ्लैग शुरुआती स्तर की सबसे आम चुनौतियों में से एक हैं। फ्लैग आमतौर पर 'CTF{uryybjbeyq}' जैसी एक स्ट्रिंग होती है, जिसमें ब्रेसेस (कोष्ठक) के अंदर का हिस्सा ROT13 या किसी अन्य सीज़र शिफ्ट में होता है। चुनौती यह होती है कि एनकोडिंग को पहचाना जाए और सही शिफ्ट लागू किया जाए। ऑटो-डिटेक्ट फ़्रीक्वेंसी एनालिसिस इनमें से ज़्यादातर को तुरंत हल कर देता है, लेकिन अनुभवी CTF खिलाड़ी पैटर्न से भी ROT13 आउटपुट को पहचान लेते हैं — ROT13 इंग्लिश का कैरेक्टर डिस्ट्रीब्यूशन इंग्लिश जैसा ही दिखता है, बस इसमें अक्षर व्यवस्थित रूप से बदले हुए होते हैं।