home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / sci / crypt / 5186 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-11-22  |  30.3 KB  |  644 lines

  1. Newsgroups: sci.crypt
  2. Path: sparky!uunet!newsgate.watson.ibm.com!yktnews!admin!wo0z!lwloen
  3. From: lwloen@rchland.vnet.ibm.com (Larry Loen)
  4. Subject: "temporary, independent" sci.crypt FAQ 
  5. Sender: news@rchland.ibm.com
  6. Message-ID: <1992Nov22.190950.19836@rchland.ibm.com>
  7. Date: Sun, 22 Nov 1992 19:09:50 GMT
  8. Reply-To: lwloen@vnet.ibm.com
  9. Disclaimer: This posting represents the poster's views, not necessarily those of IBM
  10. Nntp-Posting-Host: wo0z.rchland.ibm.com
  11. Organization: IBM Rochester
  12. Lines: 630
  13.  
  14. "temporary, independent" sci.crypt Frequently Asked Questions
  15.  
  16. There a group is putting together a fine FAQ for this
  17. topic.  However, in my brief tenure on Internet, there seems to
  18. be a consistent cry for some form of FAQ and postings that also
  19. cry for one.  After a discussion with a former member of the
  20. FAQ group, I've decided to post this from time to time.
  21.  
  22. This is an attempt to answer many basic questions in hope of
  23. providing a lot of the benefit of a FAQ without the burden of
  24. being a complete answer to all relevant questions.  There is no
  25. desire or attempt to replace the other group's work; this is more
  26. of a stopgap.  However, beginners should find this very helpful.
  27.  
  28. Two new questions, question 7 and the last, question 15 have been
  29. added.  I would appreciate any comments on them from "constant
  30. readers".  My thanks to Jim Gillogly for the text; any errors that
  31. crept in are mine.
  32.  
  33. Note:  References to a "Megabarfoocorp" are intended to be
  34. fictional.
  35.  
  36. Q1:  What is cryptography?  How, basically, does it work?
  37.   What are the basic terms used to describe cryptography?
  38.  
  39.   Cryptography is the art and science of hiding data in plain sight.
  40.   It is also the art and science of stealing data hidden in plain sight.
  41.   There are at least three players.  The first is the one who has
  42.   the original data, which is presumed to have high value to
  43.   others.  This data is presumed to reside in a safe place that
  44.   no one but the originator and his/her friends can see.  (If the
  45.   originator cannot physically secure the original data,
  46.   cryptography is a waste of time).  Now, for cryptography to be
  47.   necessary, the data must, for some reason, have to be
  48.   transmitted over some public means such as a telephone line, a
  49.   letter through the mail; any means that cannot be physically
  50.   secured by the owner to a legitimate receiver of the data.  The
  51.   receiver is the second party.
  52.  
  53.   Cryptography is any transformation of the data into a form it is hoped
  54.   that cannot be recovered in a timely manner by an unknown party,
  55.   which is called here 'the opponent'.  The transformation is not
  56.   some physical means, such as hiding the data on microfilm or
  57.   some such; it is some mathematical transformation of the
  58.   original data that the receiver on the other end knows how to
  59.   undo.
  60.  
  61.   The process of scrambling (transforming) the data is called
  62.   'encryption'.  Unscrambling is called decryption.  An
  63.   encryption system has two basic parts.  1) A general
  64.   transformation process called the encryption algorithm.  2) A
  65.   customization of that algorithm called a cipher key.  The
  66.   sender and the receiver must find a secure means to exchange
  67.   the cipher key.  That is, the same public means used to send
  68.   the encrypted data cannot be used.  This may be a difficult
  69.   problem, and has a variety of solutions, but will be assumed
  70.   solved for now.  Once the key is successfully exchanged, the
  71.   two parties can separately implement the encryption algorithm
  72.   and its inverse, the decryption algorithm.
  73.  
  74.   At this point, the data can be transmitted in its encrypted form
  75.   using the agreed-to key to customize the general algorithm to a
  76.   particular version that transforms the data.  Since the
  77.   encrypted data is sent over some insecure medium, it is assumed
  78.   that an opponent (the third party) may intercept the data,
  79.   possibly without being detected, and analyze the encrypted
  80.   text, also called cipher text.
  81.  
  82.   In theory, any encryption system can be defeated, given enough
  83.   time.  The amount of time it takes cannot always be predicted.
  84.   This is because the opponent can supply extra information
  85.   that might reduce the computation time a great deal.  For one
  86.   thing, the sender and receiver may make a very poor choice of
  87.   cipher key.  If the opponent has a list of poor keys, a
  88.   computer may permit a large list of such keys to be tried;
  89.   if the poor key actually used is on the list, the opponent wins
  90.   even if the encryption system is otherwise secure.
  91.  
  92.   All methods the opponent dreams up have one thing in common.
  93.   It is an attempt to recover the original data without advance
  94.   knowledge of the particular cipher key.  There are a wide
  95.   variety of means available and some will be described later on.
  96.   The name for any of these methods is called 'cryptanalysis' and
  97.   the person who does the penetration is called the cryptanalyst.
  98.  
  99.   In diagram form (the boxes indicated physically secure areas)--
  100.  
  101.   -------------|                   --------------
  102.     Sender     |                   | Receiver
  103.    "x"         |                   |  cipher key
  104.     cipher key |------->  y  ----->|
  105.    y=Encrypt(  |          |        | x=Decrypt(y,key)
  106.       x,key)   |          |        |
  107.   -------------|          |        |-------------
  108.                           V
  109.                   Opponent
  110.                      z = Cryptanalysis(y,Encrypt Algorithm,
  111.                              general knowledge of x, guesses about
  112.                              secret key, statistical analysis of y)
  113.  
  114.            The opponent uses Cryptanalysis of message y until
  115.            the value z is either equal to x or z is "enough" like
  116.            x to accomplish the illicit purpose.  The sender and
  117.            receiver win whenever recovery of z takes too much time.
  118.  
  119. Q2:  I have invented this wonderful, fast-running encryption
  120.   algorithm.  How do I find out if it is as great as I think it
  121.   is?
  122.  
  123.   It is one thousand times easier to invent an encryption
  124.   algorithm than it is to discover if it is worthwhile.  Most
  125.   designers who have not learned cryptography are used to dealing
  126.   with mathematics that discusses the general case.  But,
  127.   successful cryptanalysis often relies on any number of
  128.   fortuitous special cases that the designer must anticipate lest
  129.   a given key and data stream create even one of them.  Many
  130.   practical illicit decryptions astonish the newcomer; they seem
  131.   like cheating, but they do work.
  132.  
  133.   It is easy to get superficial reassurance that a poor
  134.   encryption algorithm seems good.  Most people reading this file
  135.   have probably attempted the kinds of cryptograms one finds in
  136.   newspapers and puzzle books (usually called 'cryptograms').
  137.   That encryption algorithm is simple -- one replaces each letter
  138.   of the alphabet with exactly one other letter of the alphabet.
  139.   In less than an hour, sixth graders have been taught to
  140.   successfully solve this kind of cipher.  Yet, it has 26
  141.   factorial possible keys (about 2 to the 88th power), which is
  142.   much more than the 2 to the 56th keys of the well known
  143.   commercial algorithm, DES.  A large number of keys is
  144.   important, but is not by itself secure.  Obviously, the
  145.   successful sixth graders do not attempt all possible keys.
  146.   They use their general knowledge of English to shortcut the
  147.   process and eliminate all but a few possible keys.
  148.  
  149.   Since the gross mathematical properties of an encryption
  150.   system prove nothing, only cryptanalytic attacks matter
  151.   and these require some study.
  152.  
  153. Q3:  What is an "attack"?
  154.  
  155.   An attack is a particular form of cryptanalysis.  There are
  156.   generic types of attacks, and some very specific attacks.  In
  157.   the end, cryptography is a war of specifics.  The opponent
  158.   will either invent a very clever and unique attack or will
  159.   customize a general attack to suit the needs at hand.  Some
  160.   attacks might even exploit the properties of a particular
  161.   message or settle for a partial illicit decryption.
  162.  
  163.   However, in sci.crypt, there is a great deal of discussion
  164.   about attacks, both general and specific, and an assumption
  165.   that the reader can fill in missing details at times.  Since
  166.   those who post here usually have other things to do, to-the-bit
  167.   details are often omitted.
  168.  
  169. Q4:  Hmm.  In spite of questions 2 and 3, I still think I
  170.   have a pretty good system.  But, it seems pretty hard
  171.   to know if it can really defeat an expert.  Still, I know
  172.   it will work if I can keep my method secret, right?
  173.  
  174.   Good luck.  There are documented cases aplenty where an
  175.   encryption system was deduced based entirely on clever analysis
  176.   of the encrypted text alone.  There are also known cases
  177.   where encryption systems were deduced because the encrypted
  178.   text was later published verbatim somewhere (for instance, a
  179.   press release) and so the system was figured out, eliminating
  180.   the presumed secrecy advantage for the next cipher text.
  181.  
  182. Q5:  What are the principal cryptanalytic attacks?
  183.  
  184.   The first is "cipher text only".  This is recovering the text
  185.   or the key by analysis of the text (using statistical means,
  186.   for instance) and by knowing broad details such as whether it
  187.   is the text of someone's speech, a PC-DOS EXE file, whether text
  188.   is in English or French.  For non-puzzle examples, such broad
  189.   information is almost always reliably known.  People have some
  190.   idea of what they wish to steal.  The weakest systems fall to
  191.   this form of attack.
  192.  
  193.   The next attack is "known plaintext".  If one works with a
  194.   newspaper cryptogram, one may have little idea of what is in
  195.   the text.  However, if one was illicitly trying to decrypt the
  196.   source code of Megabarfoocorp's C++ compiler, one would be much
  197.   better off.  There would be lots of things one could
  198.   confidently expect, such as long strings of the space
  199.   character, strings like "if (" and "if(" and the like.
  200.  
  201.   There would even be whole phrases like "Copyright 1990,
  202.   Megabarfoocorp International" or some such.  With imagination,
  203.   surprisingly long strings can be predicted.  Computers can
  204.   tirelessly try a number of trivial variations of such known
  205.   text at a great many locations.  Knowledge of the encryption
  206.   system may reveal the correct placement outright or a small
  207.   number of places to try.  A wide variety of systems can be
  208.   broken if enough known plaintext can be successfully placed.
  209.  
  210.   The next attack is "chosen plaintext".  In some situations, it
  211.   is possible for the opponent to pose as the legitimate user
  212.   of the encryption system.  This is especially true in "public
  213.   key" systems (described later).  In this case, the opponent
  214.   can present fairly arbitrary unencrypted data of his/her
  215.   choosing, cause it to be encrypted, and study the results.
  216.   Very few systems ever invented pass this test, but it should be
  217.   seriously considered for any significant use.  Why?  No
  218.   designer can dream up all attacks.  Moreover, at some point, a
  219.   form of known plaintext attack may well enough approximate a
  220.   chosen plaintext attack to make it worthwhle for the designer
  221.   to allow for it to begin with, especially as it might not be
  222.   dreamed up by the designer!
  223.  
  224.   There are other attack strategies.  One worth mentioning for
  225.   telecommunications applications is the "replay" attack.
  226.   Suppose one has an Automatic Teller Machine (ATM) which uses a
  227.   substitution cipher.  Since one assumes the telephone line to
  228.   the ATM can be tapped (why encrypt if it cannot?), one can also
  229.   assume the opponent can _inject_ false ciphertext.  Thus,
  230.   without even being aware of the actual system, an opponent may
  231.   be able to simply replay old ciphertext and get the cash drawer
  232.   to give him/her $50 from your account.  There are encryption
  233.   systems which avoid this difficulty.
  234.  
  235.   Another general form of attack often not considered by
  236.   newcomers is comparing multiple messages using the same key.
  237.   It is impractical to use a different key for each cipher
  238.   text (with one important exception called the 'one time
  239.   pad').  Therefore, an opponent will have several different
  240.   texts encrypted in the same key and may be able to exploit
  241.   this fact.  All transpositions algorithms (those which merely
  242.   scramble the order of the bytes) are vulnerable to this
  243.   attack.  More sophisticated systems are also vulnerable to this
  244.   attack in some cases as well.
  245.  
  246.   This is a vast area and one of the things that is difficult,
  247.   even for experienced designers, is anticipation of all possible
  248.   attacks.  Moreover, there is no obligation on the attacker's
  249.   part to be less mathematically sophisticated than the designer.
  250.   A system that survives the attacks the designer invents may
  251.   fall easily to a mathematical approach the designer of the
  252.   system is unfamiliar with.
  253.  
  254.   And, one even has to worry about items like a rare bug in the
  255.   program that injects the cipher key rather than the cipher text
  256.   into the output stream.  It is amazing how often trifling
  257.   errors in the implementation make theory irrelevant.
  258.  
  259. Q6: What does make a system 'good'?
  260.  
  261.   What makes a system 'good' relies on many details specific to
  262.   a given situation.  Only after a lot of ingenious attacks are
  263.   tried can a system be released for use.  There never can be any
  264.   absolute guarantees.  All that can be said is that it defeated
  265.   the best experts available.  The opponent may be smarter.
  266.  
  267.   However, there are some agreed-to minimums that a good system
  268.   must have to even be worth serious analysis --
  269.  
  270.   1)  It must be suitable for computer use.  Ordinary byte streams
  271.    (as arbitrary as possible) would be the input "plain"
  272.    text and byte streams would be the output "cipher" text.
  273.    There should be few cases where some kinds of input text produces poor
  274.    results and these, if they exist, should be easily known,
  275.    described, and avoided.
  276.  
  277.   2)  To be cost-competitive, it must produce about the same number of
  278.    output cipher bytes as input plain bytes.  Relaxing this restriction
  279.    is not as helpful as one might think; the best historical systems
  280.    meet this restriction, so a new system must meet it also.
  281.  
  282.   3)  Output bytes should have a complex relationship between the key,
  283.    the plain text being encrypted, and possibly some amount of
  284.    text previously encrypted.  "Simple", general methods, such
  285.    as creation/construction of minterm sums and matrix inversions should
  286.    not produce the cipher key or an equivalent, usable illicit
  287.    decryption method.
  288.  
  289.   4)  Trying all keys must not be practical.  Trying a cleverly ordered
  290.    subset of the keys must not work.  This is hard to achieve; it means
  291.    that the failure of a particular key X to illicitly decrypt must
  292.    not also allow an opponent to conclude that some large class of keys
  293.    "similar" to X need not be tried.
  294.  
  295.    All keys must be equally strong; any exceptions must be well
  296.    known, few in number, and easily avoided.
  297.  
  298.   5)  Assume all details about the encryption algorithm are known.
  299.    Relying on a secret method has failed repeatedly.  It is prudent to
  300.    assume only the variable part of the system, called the cipher key,
  301.    that is selected by the customer, is unknown.
  302.  
  303.   6)  Classical attacks must be tried in great variety and ingenuity.
  304.    Details of this are beyond the scope of this file.  For a summary
  305.    of the principal attacks, see Question 5, "What are the principal
  306.    cryptanalytic attacks?".  It is easy to do this particular step
  307.    incompletely.  Remember, there may be little effective limit to the
  308.    resources or the brainpower of one's opponent.  The data may be
  309.    very valuable and it make take only a couple of days rental of the
  310.    right kind of consultant and a supercomputer to get the job
  311.    done.  The legitimate user will, by contrast, have a smaller
  312.    budget that is begrudged as "overhead".
  313.  
  314.   7) Performance must be competitive with existing solutions.  A
  315.    practical problem is that every moment spent encrypting is regarded as
  316.    "overhead".  Therefore, the method must not be uncompetitive
  317.    with existing algorithms regarded as secure.
  318.  
  319.   Inventing one's own system is an interesting pastime and quite
  320.   educational.  However, any hope of really securing data requires, at
  321.   the very minimum, mastery of illicit decipherment.  It is very easy
  322.   to scramble data impressively and please oneself.  This is not
  323.   the same as keeping it actually secure.
  324.  
  325. Q7:  Ok, you guys seem to know a lot about this stuff.  I
  326.   think I have a neat system.  Here's a message I encrypted.
  327.   Tell me if the system is any good.  Oh, and can I keep my
  328.   algorithm secret?  I think I want to patent it, so Q5 does not
  329.   apply in my case.
  330.  
  331.   Most people read and understand questions 5 and 6 and their
  332.   implications.  But, a few individuals, because of what they
  333.   invented, believe they have an exception of some kind.  If that
  334.   is you, you're setting yourself up for disappointment.  Even if
  335.   you are stone cold right about what you have invented, you are
  336.   not going about proving it properly.  The main issue is a
  337.   mindset issue.  Anyalysing a cipher is not like a proposition
  338.   in geometry or the denoument of a mystery novel.  One's
  339.   intuition about proofs may not hold for cryptography.
  340.  
  341.   Finding out if a cipher is any good is perhaps most like
  342.   debugging a program.  Just as you can never be sure you got all
  343.   of the bugs out, you can never be sure you have a cipher that
  344.   will withstand all attacks an opponent might come up with.
  345.  
  346.   So, even if you do publish some form of challenge, and even if
  347.   the posters of sci.crypt attack it vigorously, it may prove
  348.   nothing.
  349.  
  350.   Second, you may not be in a position to form a good, sound
  351.   test.  Beginners who get this far are peeved that they are
  352.   asked to reveal their encryption algorithm.  They may also be
  353.   asked to reveal whole paragraphs of cipher text or to encrypt
  354.   certain texts in a secret key and give the answer back.  All
  355.   these things seem like cheating.  The answer is: real opponents
  356.   _do_ cheat.  Unlike those who post here, they are not above
  357.   burglarlizing your home to get a copy of your source code, if
  358.   that is cheaper than hiring experts by the hour, to give a
  359.   relevant example.  Whatever we ask for will represent a close
  360.   analogy of a real-world attack.
  361.  
  362.   If you are still convinced you have a good system, by all means
  363.   go out and try to patent it; you are not legally obliged to
  364.   ask our help, after all.  But history is against you; against
  365.   you so much that you will find few people here that are willing
  366.   to trust your definition of a good test of a cipher.
  367.  
  368.   There is no 'royal road' to cryptography.  The best thing to do
  369.   is take a couple of months and seriously study crytanalysis.
  370.  
  371. Q8:  What are the legal restrictions on cryptography?
  372.  
  373.   You'd have to ask a lawyer.  Most governments consider cryptography a
  374.   sensitive topic for one reason or another.  There are a variety
  375.   of restrictions possible.
  376.  
  377.   Most governments don't give their reasons publically, so one
  378.   may not know why there are restrictions, just that there are
  379.   restrictions to follow.
  380.  
  381.   One can expect to find laws about sending encrypted data over national
  382.   borders and may often expect to find laws about the import and export of
  383.   encryption systems.
  384.  
  385.   Since sending data over Internet, Bitnet, Usenet, Fidonet, etc. may cross
  386.   national borders (even if the originator does not realize it), a basic
  387.   familiarity with these laws is recommended before sending out encryption
  388.   systems or encrypted data.
  389.  
  390. Q9:  What is a public key system?
  391.  
  392.   A public key system is an encryption method with a unique
  393.   property -- encryption and decryption use different keys and
  394.   one of those keys can be published freely.
  395.  
  396.   Being able to pass around the 'decrypt' key part of one's
  397.   encryption algorithm allows some very interesting things to
  398.   happen.  For one thing, messages can be exchanged by people who
  399.   had not planned on doing so in advance.  One merely encrypts in
  400.   one's private key, decrypts using the receiver's public key and
  401.   passes on the result to the receiver.  The receiver encrypts in
  402.   his/her own private key, then decrypts using the sender's public
  403.   key, recovering the message.
  404.  
  405. Q10:  What is key distribution?
  406.  
  407.   Key distribution is the practical problem of exchanging keys
  408.   between the parties that wish to set up an encryption system
  409.   between the two of them.  Especially in a network environment,
  410.   passing keys one can trust back and forth, can be difficult.
  411.   How can one be sure a cipher key was not sent by an imposter?
  412.   Unless the keys are exchanged in a secret, secure place,
  413.   face-to-face, getting keys securely exchanged and with
  414.   knowledge of the fact that the key was sent authentically can
  415.   be difficult.  Yet, any practical system must permit reasonably
  416.   convenient, but very secure exchange of cipher keys.
  417.  
  418.   Once a few special keys are securely exchanged, it may be
  419.   possible to send new cipher keys in encrypted form between the
  420.   sender and receiver that have a known lifetime.  That is, the
  421.   cipher key is sent in a special encrypted message using a
  422.   special key used only for exchanging keys.  In
  423.   telecommunications environments, this allows frequent change of
  424.   keys between the parties 'safely' over the same insecure medium
  425.   used to send the cipher text.  While this idea is at the heart
  426.   of much commercial use of cryptography, it is not easily
  427.   accomplished and less easily summarized.
  428.  
  429. Q11:  What is the 'one time pad'?
  430.  
  431.   The 'one time pad' is an encryption method that is known to be
  432.   absolutely, provably secure.  How it works is as follows --
  433.   1.  Generate a huge number of bits using a naturally random
  434.   process.  2.  Both sides exchange this data, which is as much
  435.   data as they are going to exchange later on.  3.  Exclusive OR the
  436.   original text, bit by bit, with the 'one time pad' data, never
  437.   reusing the 'one time pad' data.  4.  Have elaborate rules to
  438.   keep the two sides in synch so that the data can be recovered
  439.   reliably by the receiver.  (Both sides must know where they are
  440.   in terms of how much 'one time pad' has been consumed).
  441.  
  442.   Note that only genuine, naturally random processes will do.  There
  443.   must be no relationship between any prior bit of the 'one time pad'
  444.   and a future bit of the key.  "Random number generators", in
  445.   particular, may not substitute and still be a 'one time pad'.  The
  446.   reason the one time pad works is precisely because there is no
  447.   relationship between any bits of the key stream.  All cipher
  448.   keys are equally probable.  All original data messages are
  449.   equally probable.  There is no 'hat' to hang analysis upon.
  450.   Even if one can inject as much text into a one time pad as one
  451.   wishes, recovering the key stream tells nothing about the next
  452.   message.
  453.  
  454.   Unfortunately, one time pads are very ungainly, so they are not
  455.   typically used.  The requirement to have a genuinely random process,
  456.   with the right kind of statistical probability, is not easy to
  457.   to set up.  The ability to exchange vast amounts of data,
  458.   securely, in advance, is not easy to achieve in environments
  459.   when encryption is needed in the first place.
  460.  
  461.   There are a variety of cipher systems which generate "pseudo
  462.   one time pad" streams of cipher key, but all have the same
  463.   theoretical vulnerability; any algorithmic process introduces
  464.   relationships between some old key bit(s) and the new key bit
  465.   and so permits cryptanalysis.  "Random number generators" are
  466.   frequently dreamed up by newcomers as a "pseudo one time pad",
  467.   but they are notoriously vulnerable to analysis, all
  468.   independent of whether the pseudo-random stream satisfies
  469.   randomness tests or not.
  470.  
  471.   The favorite example is a "standard" pseudo-random number
  472.   generator of the form x = ((A*x) +C) mod M where A, C, and M
  473.   are fixed and x is the most recent value used to form the last
  474.   "random" number.  Thus, the key of the cipher is the initial
  475.   value of x.  Let's set M equal to two to the 32nd for this example.
  476.   
  477.   Now, if one can predict or simply find the word
  478.   "the " (the word "the" followed by a space character) on a
  479.   even four byte boundary in the file, one can recover an old
  480.   value of "x" and predict the rest of the keystream from that
  481.   point, which may be enough of a "break" to accomplish the
  482.   purpose.  This is true even if the particular A, C, and M
  483.   perfectly satisfy any randomness test that anyone ever devised.
  484.  
  485.   Naturally, this example can be improved upon, but it
  486.   illustrates the potential problem all such methods have.
  487.  
  488. Q12:  What is the NSA (National Security Agency)?
  489.  
  490.   The NSA has several tasks.  The most relevant here is that it employs
  491.   the United States' government's cryptographers.  Most nations have some
  492.   department that handles cryptography for it, but the US' NSA tends to
  493.   draw the most attention.  It is considered equal to or superior to any
  494.   such department in the world.  It keeps an extremely low public profile,
  495.   and has a "large", but secret budget.  Because of these and other factors,
  496.   there will be many posts speculating about the activities and motives of
  497.   the NSA.
  498.  
  499. Q13:  What is the American Cryptogram Association?
  500.  
  501.   American Cryptogram Association Information, Sept 1992
  502.  
  503.   The American Cryptogram Association is an international group
  504.   of individuals who study cryptography together and publish
  505.   puzzle ciphers to challenge each other and get practical
  506.   experience in solving ciphers.  It is a nonprofit group.
  507.  
  508.   The American Cryptogram Association (ACA) publishes the
  509.   bi-monthly magazine, "The Cryptogram", which contains
  510.   a wide variety of simple substitution ciphers ("cryptograms")
  511.   in English and other languages as well as cryptograms
  512.   using cipher systems of historical interest (such as Playfair).
  513.  
  514.   The level of difficulty varies from easy to difficult.  Except
  515.   for "foreign language" cryptograms, all text is in English.
  516.  
  517.   The magazine also features "how to" articles at the hobbyist level
  518.   and other features of interest to members.  A "Computer Supplement"
  519.   is also available which features articles on computerizing various
  520.   phases of cryptogram solving; the level of the articles varies from
  521.   simple programming examples to automatic algorithmic solutions of
  522.   various cipher systems.  The supplement is available as a separate
  523.   subscription, and is published when material permits; usually two
  524.   or three times per year.
  525.  
  526.   Where to write for subscription or other information --
  527.  
  528.   ACA Treasurer
  529.   18789 West Hickory St
  530.   Mundelein IL 60060
  531.  
  532. Q14:  What are some good books on cryptography?
  533.  
  534.   Good books on this topic that weren't government classified used
  535.   to be rare.  There are now a host of good books.  One informal
  536.   test of a library's quality is how many of these are on the
  537.   shelves.  These are widely available, but few libraries have
  538.   them all.
  539.  
  540.     David Kahn, The Codebreakers, Macmillan, 1967 [history; excellent]
  541.  
  542.     H. F. Gaines, Cryptanalysis, Dover, 1956 [originally 1939, as
  543.         Elementary Cryptanalysis]
  544.  
  545.     Abraham Sinkov, Elementary Cryptanalysis, Math. Assoc. of Amer.,
  546.         1966
  547.  
  548.     D Denning, Cryptography and Data Security, Addison-Wesley, 1983
  549.  
  550.     Alan G. Konheim, Cryptography:  A Primer, Wiley-Interscience, 1981
  551.  
  552.     Meyer and Matyas, Cryptography:  A New Dimension in Computer Data
  553.         Security, John Wiley & Sons, 1982.
  554.  
  555.   Books can be ordered from Aegan Park Press.  They are not inexpensive,
  556.         but they are also the only known public source for most of these
  557.         and other books of historical and analytical interest.
  558.  
  559.         From the Aegean Park Press P.O. Box 2837, Laguna
  560.         Hills, CA 92654-0837
  561.  
  562.         [write for current catalog].
  563.  
  564.   The following is a quality, scholarly journal.  Libraries may carry it if
  565.      they are into high technology or computer science.
  566.  
  567.      Cryptologia:  a cryptology journal, quarterly since Jan 1977.
  568.         Cryptologia; Rose-Hulman Institute of Technology; Terre Haute
  569.         Indiana 47803 [general: systems, analysis, history, ...]
  570.  
  571.   Thanks to
  572.  
  573.      cme@ellisun.sw.stratus.com (Carl Ellison)
  574.      Gwyn@BRL.MIL (Doug Gwyn)
  575.      smb@ulysses.att.com (Steven Bellovin)
  576.  
  577.   for assembling this list of books in bibliography form.  I knew
  578.   of each here, but getting all the details is a lot of work.
  579.   Thanks again.
  580.  
  581. Q15: What are the Beale Ciphers, and are they a hoax?
  582.  
  583. from Jim Gillogly (jim@rand.org):
  584.  
  585.   The story in a pamphlet by J. B. Ward (1885) goes: Thomas
  586.   Jefferson Beale and a party of adventurers accumulated a huge
  587.   mass of treasure and buried it in Bedford County, Virginia,
  588.   leaving three ciphers with an innkeeper; the ciphers describe
  589.   the location, contents, and intended beneficiaries of the
  590.   treasure.  Ward gives a decryption of the second cipher
  591.   (contents) called B2; it was encrypted as a book cipher using
  592.   the initial letters of the Declaration of Independence (DOI) as
  593.   key.
  594.  
  595.   A book cipher is described in A. C. Doyle's "The Valley of
  596.   Fear".  The sender and receiver, each sharing a common book,
  597.   counts the words on a given page.  Usually, the first letter of
  598.   any word on that page is a substitute for that letter.  It is
  599.   represented in the cipher text by its word number on the page.
  600.   If this paragraph was used, the word "Beale" could be 2 18 1 33
  601.   18.  It could also be 22 18 7 33 18.  Thus, a "book" cipher is
  602.   a form of "multiple substitution cipher".  With enough
  603.   material, they can be solved by known methods, but book ciphers
  604.   are not easy for short enough messages, especially if the
  605.   constructor of the cipher is careful to use all of the possible
  606.   substitutes available.  Holmes, in his successful analysis in
  607.   "The Valley of Fear", reveals both the strength and weakness of
  608.   such ciphers.  Once the correct book is guessed, the cipher
  609.   falls apart.  However, if the book cannot be guessed, analysis
  610.   falls to more cumbersome means that are uncertain for short
  611.   enough texts.
  612.  
  613.   B1 and B3 are unsolved; many documents have been tried as the
  614.   key to B1, which is widely assumed to also be a book cipher.
  615.  
  616.   Afficionados can join a group that attempts to solve B1 by
  617.   various means with an eye toward splitting the treasure:
  618.  
  619.         The Beale Cypher Association
  620.         P.O. Box 236
  621.         Warrington, PA 18976
  622.  
  623.   You can get the ciphers from the rec.puzzles FAQL by including
  624.   the line
  625.         send index
  626.   in a message to netlib@peregrine.com and following the
  627.   directions.
  628.  
  629.   Some believe the story is a hoax.  Kruh (Cryptologia 12,4 Oct
  630.   88) gives a long list of problems with the story.  Gillogly
  631.   (Cryptologia 4,2 Apr 80) decrypted B1 with the DOI and found
  632.   some unexpected strings, including ABFDEFGHIIJKLMMNOHPP.
  633.   Hammer (president of the Beale Cypher Association) agrees that
  634.   this string couldn't appear by chance, but feels there must be
  635.   an explanation; Gwyn (sci.crypt expert) is unimpressed with
  636.   this string.
  637.  
  638.  
  639.  
  640.  
  641. -- 
  642.    Larry W. Loen        |  My Opinions are decidedly my own, so please
  643.                         |  do not attribute them to my employer
  644.