Читаем QR код / Хабр

Азбука морзе

В азбуке Морзе каждая буква алфавита, цифры и наиболее важные знаки препинания имеют свой код, состоящий из череды коротких и длинных сигналов:

Сможете расшифровать сообщение, используя картинку?

•−− −•− −−− −• −•−• • ••• − •− − −••− •• • ••• − −••− −•• • −−−− •• ••−• •−• •− − −−− •−• −•−− 

Двоичный код

Текстовые данные вполне можно хранить и передавать в двоичном коде. В этом случае по таблице символов (чаще всего ASCII) каждое простое число из предыдущего шага сопоставляется с буквой: 01100001 = 97 = «a», 01100010 = 98 = «b», etc. При этом важно соблюдение регистра.

Расшифруйте следующее сообщение, в котором использована кириллица:

110100001001101011010000101111101101000010110100

Как расшифровать код или шифр?

Для этого применяются специальные сервисы. Выбор такого инструмента зависит от того, что за код предстоит расшифровать. Примеры шифраторов и дешифраторов:

Адаптированный перевод «10 codes and ciphers»

Моноалфавитная замена

Коды и шифры также делятся на подгруппы. Например, ROT1, азбука Морзе, шифр Цезаря относятся к моноалфавитной замене: каждая буква заменяется на одну и только одну букву или символ. Такие шифры очень легко расшифровываются с помощью частотного анализа.

Например, наиболее часто встречающаяся буква в английском алфавите — «E». Таким образом, в тексте, зашифрованном моноалфавитным шрифтом, наиболее часто встречающейся буквой будет буква, соответствующая «E». Вторая наиболее часто встречающаяся буква — это «T», а третья — «А».

Однако этот принцип работает только для длинных сообщений. Короткие просто не содержат в себе достаточно слов.

Онлайн декодер

Пара слов о декодере

Раскодировать хэш по алгоритму base64 онлайн. base64 online decoder.

Спецификация:

P.S. Соблюдайте правила ресурса и условия Creative Commons Attribution 3.0 Unported (CC BY 3.0)

P.P.S. Если ошибся блогом, то подскажите куда — перенесу.

Цифровые шифры

В отличие от шифровки текста алфавитом и символами, здесь используются цифры. Рассказываем о способах и о том, как расшифровать цифровой код.

Шаг 0. qr код

Взглянув на картинки, можно заметить несколько отчётливых областей. Эти области используются для детектирования QR кода. Эти данные не представляют интереса с точки зрения записанной информации, но их нужно вычеркнуть или просто запомнить их расположение, чтобы они не мешали.

Всё остальное поле кода несёт уже полезную информацию. Её можно разбить на две части: системная информация и данные. Также существует информация о версии кода. От версии кода зависит максимальный объём данных, которые могут быть записаны в код. При повышении версии – добавляются специальные блоки, например как здесь:

По ним можно сориентироваться и понять какая версия QR перед вами. Коды высоких версий обычно также нецелесообразно считывать вручную.

Размещение системной информации показано на рисунке:

Системная информация дублируется, что позволяет значительно понизить вероятность возникновения ошибок при детектировании кода и считывании. Системная информация – это 15 бит данных, среди которых первые 5 — это полезная информация, а остальные 10 — это BCH(15,5) код, который позволяет исправлять ошибки в системных данных. К классу BCH кодов относят и RS коды. Обратите внимание, что на рисунке две полоски по 15 бит не пересекаются.

Шаг 1. чтение 5 бит системной информации

Как уже говорилось, интерес представляют только первые 5 бит. Из которых 2 бита показывают уровень коррекции ошибок, а остальные 3 бита показывают какая маска из доступных 8 применяется к данным. В рассматриваемых QR кодах системная информация содержит:

Шаг 2. маска для системной информации

Кроме уже озвученных схем защиты системной информации, вдобавок, используется статическая маска, которая применяется к любой системной информации. Она имеет вид:

101010000010010

. Так как имеет интерес только первые 5 бит, то маску можно сократить и легко запомнить:

10101

(десять — сто один). После применения операции «исключающего или» (xor) получаем информацию.

Возможные уровни коррекции ошибок:

Возможные маски:

Шаг 3. чтение заголовка данных

Чтобы понять с какими данными предстоит иметь дело, необходимо изначально прочитать 4-х битный заголовок, который содержит в себе информацию о режиме. Специфика чтения данных изображена на картинке:

Список возможных режимов:

Шаг 4. применение маски к заголовку

После извлечения 4-х бит, описывающих режим, необходимо к ним применить маску.

В нашем случае для двух кодов используются разные маски. Маска определяется выражением, приведённым в таблице выше. Если данное выражение сводится к TRUE (верное) для бита с координатами

(i,j)

, то бит инвертируется, иначе всё остаётся без изменений. Начало координат в левом верхнем углу

(0,0)

. Взглянув на выражения, можно заметить в них закономерности. Для рассматриваемых QR кодов, маски будут выглядеть так:

Получим режимы:

Шаг 5. чтение данных

После получения данных о режиме можно приступать к чтению информации. Надо оговорить, что наиболее интересно считывать числовые и буквенно-числовые данные, так как они легко интерпретируются. Но также не стоит бояться 8-битных. Это может быть также легко интерпретируемая информация. Например, многие онлайн генераторы QR текст кодируют в этом режиме, используя

. Ещё одна причина, почему следует изначально прочитать режим, это то, что от него зависит количество пакетов данных. Которая также зависит и от версии кода. Для версий с первой по девятую длины блоков для более читабельных режимов:

Первый блок после указателя режима — это количество символов. Для числового режима количество закодировано в 10 следующих битах, а для 8-битного режима в 8 битах (прошу прощения за тавтологию).

На рисунке видно, что в левом QR коде, как и отмечалось, записана цифра 5. Это видно по указателю количества символов и последующим после него 4 битам. В числовом режиме наряду с 10-битными блоками используются 4-х битные блоки для экономии места, если в 10-битном объёме нет необходимости.

На рисунке видно, все 4 пакета представляют собой коды ASCII латинских букв, образующие слово «habr»

Естественно наилучшим способом остаётся достать телефон из кармана и, наведя камеру на QR-картинку, считать всю информацию. Однако в экстренных случаях может пригодиться и описанная методика. Конечно, в голове не удержишь все указатели режимов и типов масок, а также ASCII символы, но популярные комбинации запомнить (хотя бы те, что рассмотрены в статье) под силу.

Шифр a1z26

Это простая подстановка, где каждая буква заменена её порядковым номером в алфавите. Только нижний регистр.

Попробуйте определить, что здесь написано:

15-6-2-16-13-30-26-16-11 17-18-10-14-6-18

Шифр виженера

Представим, что есть таблица по типу той, что на картинке, и ключевое слово «CHAIR». Шифр Виженера использует принцип шифра Цезаря, только каждая буква меняется в соответствии с кодовым словом.

В нашем случае первая буква послания будет зашифрована согласно шифровальному алфавиту для первой буквы кодового слова «С», вторая буква — для «H», etc. Если послание длиннее кодового слова, то для (k*n 1)-ой буквы, где n — длина кодового слова, вновь будет использован алфавит для первой буквы кодового слова.

Чтобы расшифровать шифр Виженера, для начала угадывают длину кодового слова и применяют частотный анализ к каждой n-ной букве послания.

Попробуйте расшифровать эту фразу самостоятельно:

зюм иэлруй южжуглёнъ

Подсказка длина кодового слова — 4.

Шифр транспонирования

В транспозиционном шифре буквы переставляются по заранее определённому правилу. Например, если каждое слово пишется задом наперед, то из hello world получается dlrow olleh. Другой пример — менять местами каждые две буквы. Таким образом, предыдущее сообщение станет eh ll wo ro dl.

Ещё можно использовать столбчатый шифр транспонирования, в котором каждый символ написан горизонтально с заданной шириной алфавита, а шифр создаётся из символов по вертикали. Пример:

Из этого способа мы получим шифр holewdlo lr. А вот столбчатая транспозиция, реализованная программно:

def split_len(seq, length): return [seq[i:i length] for i in range(0, len(seq), length)]
def encode(key, plaintext): order = { int(val): num for num, val in enumerate(key) }
ciphertext = ''
for index in sorted(order.keys()): for part in split_len(plaintext, len(key)): try:ciphertext = part[order[index]] except IndexError: continue return ciphertext
print(encode('3214', 'HELLO'))

Шифр цезаря

Это не один шифр, а целых 26, использующих один принцип. Так, ROT1 — лишь один из вариантов шифра Цезаря. Получателю нужно просто сообщить, какой шаг использовался при шифровании: если ROT2, тогда А заменяется на В, Б на Г и т. д.

А здесь использован шифр Цезаря с шагом 5:

Иербэй йюк ёурбэй нтчйхйцтаъ энщхуж

Шифр энигмы

Энигма — это машина, которая использовалась нацистами во времена Второй Мировой для шифрования сообщений.

Есть несколько колёс и клавиатура. На экране оператору показывалась буква, которой шифровалась соответствующая буква на клавиатуре. То, какой будет зашифрованная буква, зависело от начальной конфигурации колес.

Существовало более ста триллионов возможных комбинаций колёс, и со временем набора текста колеса сдвигались сами, так что шифр менялся на протяжении всего сообщения.

Шифрование публичным ключом

Алгоритм шифрования, применяющийся сегодня буквально во всех компьютерных системах. Есть два ключа: открытый и секретный. Открытый ключ — это большое число, имеющее только два делителя, помимо единицы и самого себя. Эти два делителя являются секретным ключом, и при перемножении дают публичный ключ. Например, публичный ключ — это 1961, а секретный — 37 и 53.

Открытый ключ используется, чтобы зашифровать сообщение, а секретный — чтобы расшифровать.

Как-то RSA выделила 1000 $ в качестве приза тому, кто найдет два пятидесятизначных делителя числа:

1522605027922533360535618378132637429718068114961380688657908494580122963258952897654000350692006139