10.История криптографии и шифрования


10.История Криптографии и шифрования
Необходимость обеспечить секретность информации возникла с самых древних времен. Во многом роль средства переноса секретной информации в древние времена играл язык жрецов. На этом языке записывали сакральные знания, он был доступен только крайне малому числу людей.
Большинство ученых связывают появление криптографии с появлением письменности. Используемое в древнейших государствах клинопись, рисуночное и иероглифическое письмо было крайне сложно и требовало длительного обучения, круг грамотных лиц был весьма ограничен. Это позволяло использовать для передачи секретной информации ее письменную запись.
Некоторые из сохранившихся глиняных табличек позволяют предположить что древним был известен прием когда исходное письмо, написанное на глиняной табличке и закрепленное обжигом, покрывалось вторым слоем глины на котором писалось сообщение не содержащие секретных сведений. Подобный прием использовал строитель Александрийского маяка Сострат, который по указанию правителя Египта Птолемея Филадельфа установил в стене табличку с его именем, но сделал ее из штукатурки покрашенной под мрамор. Спустя многие годы слой штукатурки рассыпался и открыл подлинное имя автора одно из чудес света выбитое на камне. Другой подобный прием использовался при отправки писем: рабу брили наголо волосы, писали на голове послание а когда волосы отрастали, отправляли к адресату с маловажным сообщением.
 Таким образом, уже в древнем мире люди использовали два основных приема используемых до сих пор:
скрытия самого факта передачи (наличия) тайного сообщения – стеганография;
шифрования сообщения – криптография.
Большинство исследователей связывают появление криптографии с появлением фонетического письма, значительно более простого и доступного большему количеству людей, чем рисуночное и иероглифическое письмо.
Древнейшим зашифрованным сообщением, сохранившимся до наших дней, является история жизни египетского сановника, записанная его писцом на стенах гробницы в городе Менет-Хуфу примерно в 1900 году до нашей эры. Примененная писцом система основывалась на изменении начертания отдельных иероглифов. Фактически она не была тайнописью в полном понимании этого слова. По египетским верованиям, тот, кто читал надписи на гробнице, способствовал загробной жизни человека. Фактически это была головоломка, требующая больше времени, заставляющая задуматься и взывающая желание разгадать скрытый смысл.
Криптография в 20 веке
Дальнейшее развитие шифра Виженера это использование текста какой либо книги или книжных шифров. Математически это можно представить так:
Lx = Mx+Kx(mod31)
- сложение по модулю 31, где Lx номер буквы шифртекста; Мх - номер буквы открытого текста; Кх- номер буквы ключа.
Повторное применение шифра Виженера называют составным шифром ВиженераЦ = Мх + Кх(1)+ Кх{2)+ .... + Kx(N)(mod 31)
Известны и другие виды шифров, однако рассматривать их нет необходимости.
В конце прошлого века появились механические машины, в которых для преобразования текста, использовалось несколько кодовых колес, цилиндров или других элементов, перемещающихся друг относительно друга в процессе обработки текста. Это так называемые - ручные машины.
Весьма упрощенно работу таких машин можно представить следующим образом. По периметру каждого колеса записаны все знаки используемого алфавита, причем на каждом колесе последовательность знаков разная. Все колеса размещены на одной оси и при повороте предыдущего колеса на один знак, (или на один оборот) последующие смещаются на один или несколько знаков, относительно друг друга. Колеса помещены в кожух, имеющий два окна. Через одно окно виден один знак первого колеса, через другое один знак последнего колеса. Поворотом первого колеса в первом окне устанавливается знак текста подлежащий засекречиванию, в последнем окне считывается знак зашифрованного текста. Вращая в том же направлении первый диск устанавливают в окне следующий знак текста и т.д. В такой машине можно реализовать три ключа:
постоянный - расположение знаков на колесах;
долговременный - последовательность расположения дисков (колес) на оси;
сеансовый (разовый или на определенное время, например - сутки) - начальная установка углов поворота дисков относительно друг друга.
Создание следующего поколения шифрмашин связано с появлением телеграфа и с передачей информации по техническим линиям связи. Для этого было изобретено множество различных кодов, например разнозначный (код Морзе) и равнозначный (код Бодо). Для закрытия этих кодов было предложено множество методов. Математиками были разработаны основные криптологические методы, которые ныне считаются классическими и многие из которых используются до сих пор.
В настоящее время широко известны и другие коды представления символов (букв, цифр и других знаков), такие, как международный телеграфный код № 2, код ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код для обмена информацией) и другие. Эти коды фактически можно рассматривать, как шифры простой равнозначной замены, где символы заменены равнозначными группами нулей и единиц (каждому символу однозначно соответствует определенная кодовая комбинация в канале связи). Конечно эти коды могут защитить только от лиц у которых нет соответствующего декодирующего устройства (телетайпа или ПЭВМ с аналогичным кодировщиком).Для надежной защиты телеграфных сообщений, после первой мировой войны появились электрические и электромеханические машины. Вначале это были громоздкие релейные системы и машины имеющие колеса с профилированными ребордами. Работа некоторых из них аналогична механическим дисковым шифрмашинам. Однако вместо нанесенных знаков алфавита диски имеют с одной стороны входные электрические контакты (их число равно числу знаков используемого алфавита), а с другой стороны диска столько же выходных контактов. Входные и выходные контакты соединены между собой в хаотичном, но заранее заданном порядке. Контакты смежных дисков обеспечивают надежное электрическое соединение. Ввод текста осуществлялся с клавиатуры, аналогичной клавиатуре пишущей машинки или телетайпа.
В 30-х годах в Швеции появилась весьма компактная и простая в работе шифрмашина «Хагелин». Шифрмашины этой фирмы и их модификации изготовлены в огромном количестве и были на вооружении военных, правительственных и дипломатических органов многих стран мира. Так только для ВС США в период второй мировой войны было заказано около 140 тысяч экземпляров. После войны штаб-квартира фирмы переместилась в Швейцарию, где эта фирма успешно функционирует до сих пор в городе Цуг под названием Crypto AG.
Перед самой второй мировой войной появились электронные машины. Первые из них были реализованы на электронных лампах и были, по существу, электронными аналогами самых совершенных механических разработок фирмы «Хагелин». Следует заметить, что в качестве кодовых колес можно использовать так называемые «рекуррентные линии задержки», представляющие собой регистр сдвига с несколькими (например двумя) точками съема. Сигналы с этих точек объединяются (сложение по mod 2) и подаются на вход регистра.
После войны были построены транзисторные шифрмашины, затем появились машины построенные на основе микроэлектронных интегральных схем. Микроминиатюризация позволила реализовать в относительно компактных шифрмашинах этого поколения исключительно сложные алгоритмы, требующие для своей реализации десятки тысяч электронных элементов, объединенных в сотни регистров и схем. Применение малогабаритной цифровой памяти с большими сроками хранения и объемами хранимой информации позволило снабжать машину впрок большим количеством качественных ключей.
Промышленная революция в развитых странах привела к созданию шифровальных машин. В конце XVIII века Джефферсоном (будущим третьим президентом США) были изобретены шифрующие колеса. Первую практически работающую шифровальную машину предложил в 1917 г. Вернам. В том же году была изобретена роторная шифровальная машина, впоследствии выпускавшаяся фирмой Сименс под названием «Энигма» (загадка). - основной противник криптографов Союзных держав в годы Второй мировой войны.
Неоценимый вклад в криптографию внес К. Шеннон, особенно своей работой «Секретность и скрытность», написанной в 1948 г.
В 1976 г. Диффи и Хеллман предложили криптосистемы с открытым ключом. В 1977 г. в США был введен открытый Федеральный стандарт шифрования для несекретных сообщений (DES). В 1989 году вводится открытая отечественная система шифрования GOST.
Одновременно с совершенствованием искусства шифрования (рис. 1.3) шло развитие и криптоанализа, предметом которого является вскрытие криптограмм без знания ключей. Хотя постоянное соревнование между шифрованием и криптоанализом продолжается и в настоящее время, однако имеется ряд существенных отличий современного этапа от предыдущих, а именно:
широкое использование математических методов для доказательства стойкости шифров или для проведения криптоанализа.
использование средств быстродействующей вычислительной техники.
открытие нового вида криптографии с более «прозрачными» методами криптоанализа (криптография с общедоступным ключом).
появление новых дополнительных функций обеспечения безопасности, помимо шифрования и дешифрования.
использование новейших физических методов в криптографии (динамический хаос, квантовая криптография, квантовый компьютер).
Устройства для обеспечения конфиденциальности речевых сообщений появились значительно позже, чем для текстовых. Однако уже в 1875 году, спустя всего лишь пять лет после изобретения телефона, в США была подана заявка на изобретение, относящееся к закрытию телефонной связи.
В настоящее время для зашифрования телефонных переговоров применяют два принципиально различных метода: преобразование аналоговых параметров речи и цифровое зашифрование. Оба метода предусматривают использование шифрообразующих устройств, аналогичных тем, которые используются в шифрмашинах для обработки текстовых сообщений.
Наиболее фундаментальные работы по защите информации криптографическими методами появились после Второй мировой войны. Сведения об отечественных работах в открытой печати до последних лет не публиковались. Поэтому, обычно, при обучении использовались зарубежные источники. Наиболее известны работы Шеннона, в том числе опубликованный в 1949 г. доклад «Теория связи в секретных системах». В основе этих работ лежат следующие предположения:
Криптограф пытается найти методы обеспечения секретности и (или) аутентичности (подлинности) сообщений.
Криптоаналитик пытается выполнить обратную задачу: раскрыть шифртекст или подделать его так, чтобы он был принят как подлинный.
При этом допускается, что криптоаналитик противника имеет полный шифртекст и ему известен алгоритм шифрования, за исключением секретного ключа.
При разработке методов наиболее надежной защиты информации, криптограф допускает также, что криптоаналитик противника может иметь несколько отрывков открытого текста и соответствующего ему шифртекста. На основе этого криптоаналитик может навязать фиктивный текст. • Возможно также, что криптоаналитик противника, может попытаться навязать ранее полученный шифр-текст вместо фактически передаваемого.
 

Приложенные файлы

  • docx 8942144
    Размер файла: 24 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий