קריפטוגרפיה ויזואלית

קריפטוגרפיה ויזואלית היא שיטת הצפנה אשר מאפשרת הצפנת מידע ויזואלי (כדוגמת טקסט או תמונה) באופן שבו שחזור המידע המוצפן יכול להתבצע בפשטות יחסית וללא עזרת מחשב, על ידי הנחת מספר תמונות זו על זו.

חלק ראשון מבין שניים - האות היוונית פאי

חלק שני מבין שניים - קבוצת מנדלברוט

שילוב שני החלקים נותן חלק מזהות אוילר

שיטת ההצפנה הוויזואלית הראשונה הוצעה על ידי מוני נאור ועדי שמיר בשנת 1994, והיא מהווה דוגמה לשיטת חלוקת סוד קריפטוגרפית: על פי שיטתם, ניתן "לחלק" תמונה בשחור-לבן שמעוניינים להצפין ל-n חלקים שונים, כשכל חלק גם הוא תמונה בשחור-לבן מאותו הגודל, ושחזור התמונה מתבצע על ידי הדפסת החלקים השונים על שקפים והנחתם זה על זה. בשיטה זו, לא ניתן להפיק שום מידע מ-n-1 מהתמונות; חייבים את כולן כדי לשחזר את התמונה המקורית.

תיאור בסיסי

תמונות מיוצגות במחשב בתור אוסף של ריבועים בסיסיים שצבע כל אחד מהם אחיד, המכונים פיקסלים. בקריפטוגרפיה ויזואלית בסיסית, מתחילים מתמונה בשחור-לבן שאותה מעוניינים להצפין, ומחלקים אותה למספר תמונות שונות מגודל זהה לגודל המקורי, שכל פיקסל בהן הוא שחור או שקוף (בתוכנות ציור ניתן להגדיר צבע "שקוף", וגם ניתן להשתמש בצבע הלבן בתור צבע שקוף ביישומים מסוימים. תמונה שמודפסת על שקף גם היא יכולה להכיל צבע "שקוף").

הנחת שני שקפים זה מעל זה היא בעלת פעולה דומה לפעולת OR לוגית על הפיקסלים של התמונות, כאשר 0 הוא צבע שקוף ו-1 הוא צבע שחור: רק פיקסל שקוף שהונח על פיקסל שקוף ייתן פיקסל שקוף בתוצאה - בכל המקרים האחרים יתקבל פיקסל שחור. בשל כך האתגר המרכזי בקריפטוגרפיה ויזואלית הוא מציאת שיטות חלוקת סוד שמאפשרות פענוח על ידי ביצוע פעולת OR לחלקים השונים.

דוגמאות

סכימת חלוקת הסוד הבסיסית ביותר מבוססת על פנקס חד פעמי: היא מייצגת את הסוד שאותו רוצים לחלק (במקרה זה, התמונה) בתור רצף של 0 ו-1. כעת מייצרים שני חלקים - הראשון הוא רצף אקראי של 0 ו-1 והשני הוא תוצאת ביצוע פעולת XOR של השתף הראשון עם הסוד. ניתן להוכיח כי שיטה זו מבטיחה סודיות מושלמת. בהינתן שני החלקים ניתן לקבל מהם את הסוד על ידי ביצוע XOR לשניהם.

הקושי היחיד בתרגום הסכימה לקריפטוגרפיה ויזואלית הוא שהפעולה שמבוצעת על שני החלקים בקריפטוגרפיה ויזואלית היא OR ולא XOR. כדי לעשות זאת, נוקטים בגישה הבאה: כל פיקסל בתמונות מחולק לשני חלקים - "תת פיקסלים". בכל אחד מהחלקים, כל פיקסל יורכב מחצי שחור וחצי שקוף, כאשר הבחירה בתת-הפיקסל שיהיה שחור תלויה במספר שהפיקסל כולו אמור לייצג (למשל, אם הפיקסל אמור לייצג 0 תת-הפיקסל השחור יהיה שמאלי, ואם הוא אמור לייצג 1 תת-הפיקסל השחור יהיה ימני). בצורה זו, שני פיקסלים זהים שיונחו זה מעל זה יניבו פיקסל שחציו לבן וחציו שחור, ואילו שני פיקסלים שונים שיונחו זה מעל זה יניבו פיקסל שכולו שחור.

בשיטה זו, השחזור של תמונת הסוד יורכב מפיקסלים שחורים לגמרי במקום בו היו במקור פיקסלים שחורים, ופיקסלים שחורים למחצה במקום בו היו קודם פיקסלים לבנים. ההבדל בין רמות הכהות של הפיקסלים עדיין מאפשר את ראיית התמונה המקורית.

הכללה פשוטה של שיטה זו מאפשרת לשני החלקים להכיל בעצמם תמונה (שאינה קשורה לתמונת הסוד) ולא רק מידע אקראי, ובכך מתקשרת השיטה גם לסטגנוגרפיה.

לקריאה נוספת

• Moni Naor and Adi Shamir, Visual Cryptography, EUROCRYPT 1994, pp1–12 .

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא קריפטוגרפיה ויזואלית בוויקישיתוף

• Doug Stinson's Visual Cryptography Page (אורכב 06.02.2007 בארכיון Wayback Machine), אתר העוסק בקריפטוגרפיה ויזואלית
• גדי אלכסנדרוביץ', להמשיך ללכת, אין מה לראות פה, באתר "לא מדויק", 1 בספטמבר 2008