Почему ключ должен быть таким же длинным, как сообщение
В одноразовом шифре каждый символ или бит сообщения сочетается с отдельным элементом ключа. В простом двоичном варианте используется операция XOR: одинаковые биты дают 0, разные — 1. Получатель применяет к шифротексту тот же ключ и восстанавливает исходные данные.
Если ключ действительно случаен, независим от сообщения и равен ему по длине, каждый возможный текст шифротекста одинаково совместим с любым исходным сообщением. Перехватчик не может определить по шифротексту, какой именно текст отправили: для каждого варианта найдётся подходящий ключ. Секретность здесь обеспечивается не сложностью вычислений, а тем, что ключ скрыт.
Почему ключ нельзя использовать повторно
После расшифровки нужный фрагмент ключа следует считать израсходованным. Если одним ключом зашифровать два сообщения, при сравнении их шифротекстов ключевые биты исчезают: остаётся связь между самими сообщениями. Это может помочь восстановить их содержание, особенно если известны типичные фразы или часть одного текста.
Именно поэтому ключ должен быть не просто длинным, а случайным и одноразовым. Пароль, повторяющийся шаблон или последовательность, созданная предсказуемым генератором, не дают тех же свойств: возможные ключи можно угадывать, а структура может просочиться в шифротекст.
Безопасность упирается в доставку
До обмена сообщениями отправитель и получатель должны получить одинаковые секретные ключи и сохранить их в тайне. Для длинной переписки это означает передачу объёма случайных данных, сопоставимого с объёмом самих сообщений, причём по защищённому каналу. Ключи также нужно точно синхронизировать: пропуск или повтор фрагмента сдвинет расшифровку.
Так возникает главный практический компромисс одноразового шифра: он может обеспечить предельно сильную секретность, но не решает задачу безопасного обмена ключами. Если передать его защищённо проще, чем само сообщение, его преимущества особенно ценны для редких сообщений и заранее подготовленных линий связи; для обычной переписки доставка ключа становится отдельной, не менее сложной задачей.
