Шифр Вернама на JavaScript

Вчера мы показали вам невзламываемый шифр Вернама. Теперь напишем собственную реализацию этого шифра на JavaScript.

Алгоритм

Сделаем классическую реализацию шифра Вернама:

Единственное отличие нашего алгоритма от классического — принудительная проверка длины ключа. Чтобы шифр нельзя было взломать, ключ должен быть как минимум той же длины, что и исходное сообщение.

Подготовка

Заведём нужные переменные:

// переменные для исходного сообщения, зашифрованного и ключа шифрования
var input, output,key;
// служебные переменные для шифра
var inp, k;

Ещё нам понадобится функция, которая возвращает случайное число в указанном диапазоне. Её мы будем использовать для создания нового ключа, если ключ пользователя будет слишком короткий.

// генератор случайных чисел в заданном диапазоне
function getRandomInt(min, max) {
  return Math.floor(Math.random() * (max - min)) + min;
}

Последнее, что нам осталось сделать, — запросить у пользователя сообщение, которое будем шифровать, и ключ:

// запрашиваем текст, который будем шифровать
input = prompt("Введите исходный текст");
// запрашиваем ключ шифрования
key = prompt("Введите ключ");

Проверяем ключ

Теперь, когда у нас есть сообщение и ключ, проверим, хватит ли длины ключа или нет. Если не хватит — выведем сообщение и сгенерируем новый ключ.

👉 Обратите внимание на второй параметр в функции, которая возвращает случайное значение. В нашем примере мы взяли число 66535, потому что в первом регистре кодировки Unicode 66536 символов — от 0 до 66535, а JavaScript возвращает коды символов строки как раз в Unicode. Попробуйте поставить число поменьше, например 9999, и посмотрите, как меняются символы в ключе и в готовой шифровке.

Само генерирование ключа очень простое: мы берём случайное число, переводим его в строку функцией String.fromCharCode() и добавляем результат к строке с ключом.

// если длина ключа меньше длины сообщения — говорим пользователю и генерируем свой ключ
if ((key.length) < (input.length)) {
	alert("Ключ короче сообщения, это небезопасно. Скопируйте новый сгенерированный ключ из консоли браузера.");

	// в самом начале ключ будет пустой
	key = "";
	// генерируем новый ключ такой же длины, как и сообщение
	for (var i = 0; i < input.length; i++) {
		key += String.fromCharCode(getRandomInt(0,66535));
	}

	// выводим новый ключ шифрования
	console.log("Скопируйте новый ключ ↓");
	console.log(key);
}	

Шифруем сообщение

В основе алгоритма Вернама лежит XOR — исключающее ИЛИ. Его особенность в том, что если его применить к зашифрованному тексту снова с тем же ключом, то мы получим расшифрованное исходное сообщение. Это значит, что этим алгоритмом мы можем и шифровать, и расшифровывать.

Логика работы алгоритма такая:

// шифруем сообщение
output = "";
for (i = 0; i < input.length; i++) {

	// берём цифровое значение очередного символа в сообщении и ключе
	inp = input.charCodeAt(i);
	k = key.charCodeAt(i);
	// и применяем к ним исключающее или — XOR
	output += String.fromCharCode(inp ^ k); 
}

// выводим результат шифрования
console.log("Результат работы алгоритма ↓");
console.log(output);

Если хотите проверить, как работает алгоритм, расшифруйте это сообщение

ඣߎಃ␗ᯄ᧕Ⴛඥ¢஑.ᵾ௧ᓐेࠬ௦ዐ⒦ਐ►༈ᕄ

вот этим ключом:

়Ύࢻ‥῱ᶗ႗අӯ࿓Аᵞ࿑႓ഇ఑࿖᛫⒆ชↄ଼ᕥ

Это может показаться удивительным, но в нашем примере длина ключа и сообщения совпадают. Это связано с особенностью кодировки Unicode — один код может одновременно кодировать несколько визуальных символов, поэтому длина кажется разной.

Что дальше

В нашей реализации шифра есть несколько минусов:

Когда-нибудь мы соберёмся с силами и исправим все три пункта.

// генератор случайных чисел в заданном диапазоне
function getRandomInt(min, max) {
  return Math.floor(Math.random() * (max - min)) + min;
}

// переменные для исходного сообщения, зашифрованного и ключа шифрования
var input, output,key;

// служебные переменные для шифра
var inp, k;

// запрашиваем текст, который будем шифровать
input = prompt("Введите исходный текст");

// запрашиваем ключ шифрования
key = prompt("Введите ключ");

// если длина ключа меньше длины сообщения — говорим пользователю и генерируем свой ключ
if ((key.length) < (input.length)) {

	alert("Ключ короче сообщения, это небезопасно. Скопируйте новый сгенерированный ключ из консоли браузера.");

	// в самом начале ключ будет пустой
	key = "";
	// генерируем новый ключ такой же длины, как и сообщение
	for (var i = 0; i < input.length; i++) {
		key += String.fromCharCode(getRandomInt(0,66535));
	}

	// выводим новый ключ шифрования
	console.log("Скопируйте новый ключ ↓");
	console.log(key);

}	

// шифруем сообщение
output = "";
for (i = 0; i < input.length; i++) {

	// берём цифровое значение очередного символа в сообщении и ключе
	inp = input.charCodeAt(i);
	k = key.charCodeAt(i);
	// и применяем к ним исключающее или — XOR
	output += String.fromCharCode(inp ^ k); 
}

// выводим результат шифрования
console.log("Результат работы алгоритма ↓");
console.log(output);