Per visą savo istoriją žmogus jautė poreikį užšifruoti tam tikrą informaciją. Nenuostabu, kad iš šio poreikio išaugo visas mokslas – kriptografija. Ir jei anksčiau kriptografija didžiąja dalimi tarnavo išimtinai valstybės interesams, tai atsiradus internetui jos metodai tapo privačių asmenų nuosavybe ir yra plačiai naudojami įsilaužėlių, informacijos laisvės aktyvistų ir visų, norinčių užšifruoti savo duomenis. tinklo vienokiu ar kitokiu laipsniu.

FURFUR pradeda straipsnių apie kriptografiją ir jos naudojimą seriją. Pirmoji medžiaga yra įvadinė: leidimo istorija ir pagrindiniai terminai.

Formaliai kriptografija (iš graikų kalbos - „slaptas rašymas“) apibrėžiama kaip mokslas, užtikrinantis pranešimo slaptumą. Pirmąjį mokslinį darbą apie kriptografiją parašiusiu pradininku laikomas Enėjas Taktikas, savo žemiškąją kelionę baigęs gerokai prieš Kristaus gimimą. Indija ir Mesopotamija taip pat bandė užšifruoti savo duomenis, tačiau pirmosios patikimos apsaugos sistemos buvo sukurtos Kinijoje. Senovės Egipto raštininkai dažnai naudojo sudėtingas rašymo technikas, kad atkreiptų dėmesį į savo tekstus. Dažniausiai informacijos šifravimas buvo naudojamas kariniais tikslais: plačiai žinomas Scytale šifras, kurį Sparta naudojo prieš Atėnus V amžiuje prieš Kristų. e.

Viduramžiais aktyviai vystėsi kriptografija, o daugybė diplomatų ir pirklių naudojo šifravimą. Vienas garsiausių viduramžių šifrų yra Codex Copiale – elegantiško dizaino rankraštis su vandens ženklais, kuris dar neiššifruotas. Renesansas buvo kriptografijos aukso amžius: jį tyrinėjo Francis Bacon, aprašęs septynis paslėpto teksto metodus. Jis taip pat pasiūlė dvejetainį šifravimo metodą, panašų į tą, kuris mūsų laikais buvo naudojamas kompiuterių programose. Telegrafo atsiradimas turėjo didelės įtakos kriptografijos raidai: pats duomenų perdavimo faktas nebebuvo slaptas, o tai privertė siuntėjus sutelkti dėmesį į duomenų šifravimą.

Pirmojo pasaulinio karo metu kriptografija tapo nusistovėjusia kovos priemone. Priešo pranešimų išaiškinimas davė nuostabių rezultatų. Amerikos žvalgybos agentūroms perėmus Vokietijos ambasadoriaus Arthuro Zimmermanno telegramą, JAV pradėjo karo veiksmus sąjungininkų pusėje.

Antrasis pasaulinis karas pasitarnavo kaip kompiuterinių sistemų kūrimo katalizatorius – per kriptografiją. Naudotos šifravimo mašinos (vokiška Enigma, angliška Tiuringo bomba) aiškiai parodė gyvybiškai svarbią informacijos valdymo svarbą. Pokario laikais daugelis vyriausybių įvedė moratoriumą kriptografijos naudojimui. Pagrindiniai darbai buvo paskelbti tik slaptų ataskaitų pavidalu - pavyzdžiui, Claude'o Shannono knyga „Slaptų sistemų ryšių teorija“, kurioje kriptografija buvo traktuojama kaip naujas matematinis mokslas.

Vyriausybės monopolija žlugo tik 1967 m., kai buvo išleista Davido Kahno knyga „The Code Breakers“. Knygoje išsamiai išnagrinėta visa kriptografijos ir kriptoanalizės istorija. Po jo paskelbimo atviroje spaudoje pradėjo pasirodyti ir kiti kriptografijos darbai. Kartu susiformavo modernus požiūris į mokslą, aiškiai apibrėžti pagrindiniai reikalavimai šifruotai informacijai: konfidencialumas, neatsekamumas ir vientisumas. Kriptografija buvo padalinta į dvi sąveikaujančias dalis: kriptosintezę ir kripto analizę. Tai yra, kriptografai užtikrina informacijos saugumą, o kriptoanalitikai, priešingai, ieško būdų, kaip nulaužti sistemą.

Wehrmacht Enigma („Enigma“)

Trečiojo Reicho šifravimo mašina. Kodas sukurtas naudojant Enigma
laikomas vienu stipriausių naudotų Antrajame pasauliniame kare.

Turing Bombe

Dekoderis, sukurtas vadovaujant Alanui Turingui. Jo naudojimas
leido sąjungininkams suskaidyti, atrodytų, monolitinį Enigmos kodą.

Šiuolaikiniai kriptografijos naudojimo metodai

Prieinamo interneto atsiradimas perkėlė kriptografiją į naują lygį. Kriptografijos metodai tapo plačiai naudojami elektroninėje prekyboje, telekomunikacijose ir daugelyje kitų aplinkų. Pirmasis įgijo ypatingą populiarumą ir paskatino naujos, valstybės nekontroliuojamos valiutos – Bitcoin – atsiradimą.

Daugelis entuziastų greitai suprato, kad banko pavedimas, žinoma, yra patogus, bet netinka įsigyti tokių malonių kasdienių dalykų kaip ginklai ar „medžiagos“. Jis taip pat netinka pažengusiems paranojos atvejams, nes reikalauja privalomo gavėjo ir siuntėjo autentifikavimo.

Analoginę skaičiavimo sistemą pasiūlė vienas iš toliau aptartų „ciferpankų“, jaunas programuotojas Wei Dai. Jau 2009 metais Satoshi Nakamoto (kurį daugelis šventai laiko ištisa įsilaužėlių grupe) sukūrė naujo tipo mokėjimo sistemą – BitCoin. Taip gimė kriptovaliuta. Jo operacijoms nereikia tarpininko banko ar kitos finansų institucijos pavidalu ir jų negalima sekti. Tinklas yra visiškai decentralizuotas, bitkoinų negalima užšaldyti ar konfiskuoti, be to, jie yra visiškai apsaugoti nuo vyriausybės kontrolės. Tuo pačiu metu Bitcoin galima atsiskaityti už bet kokias prekes – gavus pardavėjo sutikimą.

Naujus elektroninius pinigus gamina patys vartotojai, kurie suteikia savo mašinų skaičiavimo galią visai BitCoin sistemai valdyti. Tokia veikla vadinama kasyba. Vien kasyba nėra labai pelninga, daug lengviau naudoti specialius serverius – baseinus. Jie sujungia kelių dalyvių išteklius į vieną tinklą ir tada paskirsto gautą pelną.

Didžiausia bitkoinų pirkimo ir pardavimo platforma yra Japonijos kalnas. Gox, per kurią pasaulyje atliekama 67% sandorių. Aistringi anoniminiai vartotojai teikia pirmenybę rusiškam BTC-E: registracijai čia nereikia vartotojo tapatybės. Kripto valiutos kursas yra gana nestabilus ir jį lemia tik pasiūlos ir paklausos balansas pasaulyje. Perspėjimas naujokams – gerai žinoma istorija, kaip vieno iš vartotojų picai išleisti 10 tūkstančių vienetų po kurio laiko virto 2,5 milijono dolerių.

„Pagrindinė įprastinės valiutos problema yra ta, kad jai reikia pasitikėjimo. Centrinis bankas reikalauja pasitikėjimo savimi ir savo valiuta, tačiau fiat pinigų istorija kupina pasitikėjimo erozijos pavyzdžių. Atsiradus elektroninei valiutai, pagrįstai patikima kriptografija, nebereikia pasitikėti „sąžiningu dėde“, mūsų pinigai gali būti saugiai saugomi, o jų naudojimas tampa paprastas ir patogus.

Satoshi Nakamoto, įsilaužėlis

Terminija

Pagrindiniai operatoriai yra originalus pranešimas (paprastas tekstas, paprastas tekstas) ir jo modifikacija (šifruotas tekstas, šifruotas tekstas). Iššifravimas yra šifruoto teksto pavertimo paprastu tekstu procesas. Pradedančiam kriptografui svarbu atsiminti keletą kitų terminų:

ALISA, IEVA IR BOBAS (ALISA)

Tam tikri žaidimo dalyvių vardai padeda sumažinti kriptovaliutų protokolo aprašymą iki matematinės formulės: Alisa ir Bobas. Priešas dabartinėje kriptosistemoje yra įvardijamas kaip Ieva (pasiklausytojas – pasiklausytojas). Retais atvejais vardas keičiasi, bet priešas visada išlieka moteriškas.

AUTONOMINĖ ELEKTRONINĖ MOKĖJIMO SISTEMA (NEPRISIJUNGTA E. GRYNŲJŲ SISTEMA)

Jos dėka pirkėjas ir pardavėjas gali dirbti tiesiogiai, nedalyvaujant išduodančiam bankui. Šios sistemos trūkumas yra papildoma operacija, kurią pardavėjas atlieka pervesdamas gautus pinigus į savo banko sąskaitą.

ANONIMUS (ANONIMiškumas)

Ši koncepcija reiškia, kad veiksmo dalyviai gali dirbti konfidencialiai. Anonimiškumas gali būti absoliutus arba atšaukiamas (sistemose, kuriose dalyvauja trečioji šalis, arbitras). Arbitras tam tikromis sąlygomis gali nustatyti bet kurio žaidėjo tapatybę.

PRINEŠAS

Įsibrovėlis. Juo siekiama pažeisti protokolo privatumo perimetrą. Paprastai kriptovaliutų protokolą naudojantys dalyviai vienas kitą suvokia kaip galimus priešininkus – pagal nutylėjimą.

SĄŽININGAS VAKARĖLIS

Sąžiningas žaidėjas, turintis reikiamą informaciją ir griežtai besilaikantis sistemos protokolo.

PASITIKĖJIMO CENTRAS (INSTITUCIJA (PATIKIMO INSTITUCIJA))

Savotiškas arbitras, kuris mėgaujasi visų sistemos dalyvių pasitikėjimu. Būtina kaip atsargumo priemonė, siekiant užtikrinti, kad dalyviai laikytųsi sutarto protokolo.

DIDYSIS BROLIS

Taip, viskas. „Big Brother“ veiksmų nekontroliuoja ir nestebi kiti kriptovaliutų protokolo dalyviai. Neįmanoma įrodyti Didžiojo Brolio nešvarumų, net jei visi tuo įsitikinę.

Anonimiškumas

Pradedantieji privatumo entuziastai išlaiko inkognito režimą naudodami specialias svetaines – žiniatinklio tarpinius serverius. Jiems nereikia atskiros programinės įrangos ir jie nevargina vartotojo sudėtingais nustatymais. Vartotojas norimą adresą įveda ne naršyklėje, o anonimizuojančios svetainės adreso juostoje. Jis apdoroja informaciją ir perduoda ją savo vardu. Tuo pačiu toks serveris gauna puikią galimybę kopijuoti per jį einančius duomenis. Daugeliu atvejų taip ir atsitinka: informacija niekada nebūna perteklinė.

Pažangūs anonimai mieliau naudojasi rimtesnėmis priemonėmis. Pavyzdžiui, Tor (The Onion Router). Ši paslauga naudoja visą tarpinių serverių grandinę, kurios dėl išsišakojimo beveik neįmanoma suvaldyti. Daugiasluoksnė (svogūnų žargonu) maršruto parinkimo sistema „Tor“ vartotojams užtikrina aukštą duomenų saugumo lygį. Be to, „The Onion Router“ trukdo analizuoti per jį einantį srautą.

Cypherpunk

Pirmą kartą šį terminą pavartojo garsusis įsilaužėlis Jude'as Milhonas, kalbėdamas apie programuotojus, kurie pernelyg domėjosi anonimiškumo idėja. Pagrindinė cypherpunk idėja yra pačių vartotojų galimybė užtikrinti anonimiškumą ir saugumą tinkle. Tai galima pasiekti naudojant atviras kriptografines sistemas, kurias dažniausiai kuria cypherpunk aktyvistai. Judėjimas turi numanomą politinį atspalvį, dauguma dalyvių yra artimi kriptoanarchizmui ir daugeliui libertarinių socialinių idėjų. Žymiausias cypherpunk atstovas yra Julianas Assange'as, įkūręs WikiLeaks visų pasaulio galių džiaugsmui. Cypherpunks turi oficialų manifestą.

„Naujas didelis žaidimas jokiu būdu nėra karas dėl naftotiekių... Naujas pasaulinis lobis yra kontrolė
per milžiniškus duomenų srautus, jungiančius ištisus žemynus ir civilizacijas, sujungiančius milijardų žmonių ir organizacijų ryšius į vieną visumą.

Julianas Assange'as

Julianas Assange'as

„WikiLeaks“ savo portale visiems viešai pademonstravo daugelio valdžios struktūrų papilves. Korupcija, karo nusikaltimai, itin slaptos paslaptys – apskritai viskas, ką aktyvus libertaras galėjo pakliūti į rankas, tapo viešai žinoma. Be to, Assange'as yra pragariškos kriptosistemos, vadinamos „Nepaneigiamu šifravimu“, kūrėjas. Tai yra šifruotos informacijos išdėstymo būdas, leidžiantis patikimai paneigti jos buvimą.

Bramas Cohenas

Amerikiečių programuotojas, kilęs iš saulėtosios Kalifornijos. Viso pasaulio džiaugsmui jis sugalvojo „BitTorrent“ protokolą, kuris vis dar sėkmingai naudojamas iki šiol.

Poreikis užtikrinti informacijos slaptumą iškilo nuo seniausių laikų. Daugeliu atžvilgių slaptos informacijos perdavimo priemonės vaidmenį senovėje atliko kunigų kalba. Šia kalba buvo užrašytos sakralinės žinios;

Dauguma mokslininkų kriptografijos atsiradimą sieja su rašto atsiradimu. Seniausiose valstybėse naudotas dantraštis, vaizdingas ir hieroglifinis raštas buvo itin sudėtingas ir reikalaujantis ilgalaikio mokymo, raštingų žmonių ratas buvo labai ribotas. Tai leido naudoti rašytinį įrašą slaptai informacijai perduoti.

Kai kurios iš išlikusių molio lentelių leidžia teigti, kad senoliai žinojo techniką, kai ant molinės lentelės užrašytas ir apdegus pritvirtintas originalus laiškas buvo padengtas antruoju molio sluoksniu, ant kurio buvo parašyta žinutė, kurioje nėra slaptos informacijos. Panašią techniką panaudojo ir Aleksandrijos švyturio statytojas Sostratas, kuris Egipto valdovo Ptolemėjaus Filadelfo nurodymu sienoje įtaisė planšetę su jo vardu, tačiau pagamino ją iš gipso, nudažyto taip, kad primintų marmurą. Po daugelio metų sutrupėjęs tinko sluoksnis atskleidė tikrąjį autoriaus vardą, vieną iš pasaulio stebuklų, iškaltą akmenyje. Kita panaši technika buvo naudojama siunčiant laiškus: vergo plaukai buvo nuskusti plikai, ant galvos užrašoma žinutė, o plaukams ataugus, adresatui buvo išsiųsta nesvarbi žinutė.

Taigi, jau senovės pasaulyje žmonės naudojo du pagrindinius metodus, kurie naudojami ir šiandien:

slepiant patį slapto pranešimo perdavimo (buvimo) faktą – steganografija;

pranešimų šifravimas - kriptografija.

Pirmieji šifrai

Dauguma tyrinėtojų kriptografijos atsiradimą sieja su fonetinio rašto atsiradimu, kuris buvo daug paprastesnis ir prieinamas daugiau žmonių nei vaizdinis ir hieroglifinis raštas.

Seniausia iki šių dienų išlikusi šifruota žinutė yra Egipto kilmingo asmens gyvenimo istorija, kurią jo raštininkas užrašė ant kapo sienų Menet Khufu mieste apie 1900 m. prieš Kristų. Rašto naudojama sistema buvo pagrįsta atskirų hieroglifų stiliaus keitimu. Tiesą sakant, tai nebuvo slaptas rašymas visa to žodžio prasme. Pagal egiptiečių įsitikinimus, kas skaitė užrašus ant kapo, prisidėjo prie žmogaus pomirtinio gyvenimo. Tiesą sakant, tai buvo galvosūkis, kuris pareikalavo daugiau laiko, privertė susimąstyti ir apeliavo į norą išnarplioti paslėptą prasmę.

Kriptografija Azijos šalyse

Informacijos apie šifravimo metodus, naudojamus Azijos šalyse, mūsų literatūroje nėra dažnai.

Indijoje, šalyje su senovės labai išsivysčiusia civilizacija, žmonės nuo neatmenamų laikų naudojo keletą slaptų raštų tipų. Senovės Indijos traktate apie valdymo meną, parašytame apie 300 m. e., kalba apie slapto rašymo naudojimą oficialiai saugumo tarnybų korespondencijai ir diplomatijai. Be to, užsimenama apie būtinybę atverti svetimus šifruotus laiškus, siekiant gauti konfidencialią tiek privačių asmenų informaciją, tiek kitų valstybių paslaptis.

Įvadas

"Bendrapiliečiai!" - pradėjo jis susijaudinusiu balsu, bet kadangi jo kalba buvo slapta, tai visiškai natūralu, kad niekas jos negirdėjo.
M. Saltykovas – Ščedrinas
Žmonių civilizacijos istorija tapo ir saugių informacijos perdavimo sistemų kūrimo istorija. Šifravimo ir slapto informacijos perdavimo menas buvo būdingas beveik visoms valstybėms.
Anksčiau kriptografija buvo naudojama tik kariniams tikslams. Tačiau dabar, atsiradus informacinei visuomenei, kriptografija tampa vienu iš pagrindinių įrankių, suteikiančių pasitikėjimą, autorizaciją, elektroninius mokėjimus, įmonių saugumą ir daugybę kitų svarbių dalykų.
Kriptografijos metodai gali būti naudojami sprendžiant šias saugumo problemas:
- perduodamų ir saugomų duomenų konfidencialumas
- autentifikavimas
- saugomų ir perduodamų duomenų vientisumas
- dokumentų autentiškumo užtikrinimas.
Yra keletas pagrindinių kriptografijos informacijos konvertavimo metodų, tarp jų:
- šifravimas (simetriškas ir asimetrinis)
- elektroninio skaitmeninio parašo generavimas
- pseudoatsitiktinių skaičių sekos generavimas
Informacijos apsaugos, transformuojant ją taip, kad jos negalėtų perskaityti pašaliniai žmonės, problema jau seniai jaudino žmogaus protą.
Kriptografijos istorija yra lygiavertė žmonių kalbos istorijai. Be to, iš pradžių pats rašymas buvo tam tikra kriptografinė sistema, nes senovės visuomenėse jai priklausė tik keli išrinktieji. Senovės Egipto ir senovės Indijos šventosios knygos yra to pavyzdžiai.
Kriptografijos istoriją galima suskirstyti į 4 etapus.
1. Naivioji kriptografija
2. Formalioji kriptografija
3. Mokslinė kriptografija
4. Kompiuterinė kriptografija
Naiviajai kriptografijai (iki XVI a. pradžios) buvo būdingas bet kokių priemonių naudojimas priešui suklaidinti dėl šifruotų tekstų turinio.
Formaliosios kriptografijos stadija (XV a. pabaiga – XX a. pradžia) siejama su formalizuotų šifrų, santykinai atsparių rankinei kripto analizei, atsiradimu. Šis šifras susideda iš nuoseklaus pradinio teksto raidžių „pridėjimo“ raktu.
30-ųjų pradžioje galutinai susiformavo matematikos šakos, kurios buvo mokslinis kriptologijos pagrindas: tikimybių teorija ir matematinė statistika, bendroji algebra, skaičių teorija, algoritmų teorija, informacijos teorija, kibernetika pradėjo aktyviai vystytis. Claude'o Shannono darbas „Slaptųjų sistemų komunikacijos teorija“, kuriame buvo suformuluoti teoriniai kriptografinės informacijos apsaugos principai, tapo savotišku vandens tašku. Šenonas pristatė „išsklaidymo“ ir „maišymo“ sąvokas ir pagrindė galimybę sukurti savavališkai stabilias kriptosistemas.
Kompiuterinė kriptografija (nuo XX a. 70-ųjų) atsirado dėl skaičiavimo įrankių, kurių našumas yra pakankamas kriptosistemoms įdiegti.

70-aisiais buvo sukurtas amerikietiškas DES šifravimo standartas, priimtas 1978 m., jo autorius Horstas Feistelis aprašė blokinio šifro modelį, kurio pagrindu buvo kuriamos kitos, saugesnės simetrinės kriptosistemos.
70-ųjų viduryje įvyko lūžis šiuolaikinėje kriptografijoje – atsirado asimetrinės kriptosistemos, kurioms nereikėjo perduoti slapto rakto tarp šalių.
80-90-aisiais atsirado visiškai naujos kriptografijos sritys: tikimybinis šifravimas, kvantinė kriptografija ir kt. Taip pat per šiuos metus buvo sukurti ne Feistel šifrai (SAFER, RC6), o 2000 m., po atviro tarptautinio konkurso, buvo priimtas naujas JAV nacionalinis šifravimo standartas AES.

Kriptografijos raidos istorija
Kriptografijos istorija siekia daugiau nei vieną tūkstantmetį. Jau senovės civilizacijų – Indijos, Egipto, Kinijos, Mesopotamijos – istoriniuose dokumentuose yra informacijos apie šifruotų laiškų sudarymo sistemas ir būdus. Pirmosios šifravimo sistemos atsirado kartu su raštu IV tūkstantmetyje prieš Kristų.
Senovės Indijos rankraščiuose yra daugiau nei šešiasdešimt rašymo būdų, įskaitant kai kuriuos, kurie gali būti laikomi kriptografiniais. Yra aprašyta balsių keitimo priebalsiais sistemos ir atvirkščiai.
Kriptografijos vystymąsi palengvino perėjimas nuo ideografinio rašymo, pagrįsto daugybės hieroglifų naudojimu, prie fonetinio rašymo. Rašymo supaprastinimas paskatino kriptografijos vystymąsi.
Spartoje V-VI a. pr. Kr buvo panaudotas vienas pirmųjų šifravimo įrenginių – Scital. Kitas Spartos laikų šifravimo įrenginys buvo planšetinis kompiuteris Aeneas.
Nuo J. Cezario laikų iki XV amžiaus šifravimas patyrė daug pokyčių, tačiau apie šiuo laikotarpiu naudotus šifravimo būdus ir sistemas žinome mažai.
Renesanso laikais kriptografija aktyviai vystėsi Italijos miestų valstybėse. Dažnai mokslininkai šifruodavo mokslines hipotezes, kad nebūtų įvardijami kaip eretikai ir nebūtų persekiojami inkvizicijos.
Moksliniai metodai kriptografijoje pirmą kartą pasirodė arabų šalyse. Pats žodis šifras yra arabiškos kilmės. Pirmoji knyga, specialiai skirta kai kuriems šiframs aprašyti, pasirodė 855 m., Ji vadinosi „Didaus žmogaus siekio atskleisti senovės rašymo paslaptis knyga“.
XIV amžiuje pasirodė knyga apie slaptas rašymo sistemas, kurią parašė slaptojo popiežiaus biuro darbuotojas Cicco Simonetti. Šioje knygoje pateikiami pakaitiniai šifrai, kuriuose kelios simbolių išraiškos atitinka balsių raides.
Reikšmingas žingsnis į priekį kriptografijoje buvo padarytas Leono Alberti, kuris 1466 m. parašė veikalą apie šifrus, darbas. Šiame darbe buvo pasiūlytas šifras, pagrįstas šifravimo disko naudojimu.
Daugiabėcėliniai šifrai buvo sukurti pirmojoje spausdintoje kriptografijos knygoje, išleistoje 1518 m., pavadintoje „Poligrafija“. Knygos autorius buvo vienas žymiausių to meto mokslininkų abatas Johannesas Trithemijus. Šioje knygoje kvadratinė lentelė pirmą kartą pasirodo kriptografijoje.
1553 m. Giovanni Battista Belaso pasiūlė naudoti abėcėlinį, lengvai įsimenamą raktą kelių raidžių šifrui, kurį pavadino slaptažodžiu. Slaptažodis gali būti žodis arba frazė.
Tuo metu Europoje paplito šifrai, vadinami nomenklatoriais, jungiantys paprastą pakaitalą ir kodą. Paprasčiausiuose nomenklaatoriuose kodas susideda iš kelių dešimčių žodžių ar frazių su dviejų raidžių kodais. Laikui bėgant keičiamų žodžių sąrašai vardynuose išaugo iki dviejų ar trijų tūkstančių lygiaverčių skiemenų ir žodžių.
Beje, keli žodžiai apie Rusijos kriptografiją. Jau nuo XIV a. Novgorode buvo slapto rašymo technika. Dažniausiai buvo naudojami paprasti pakaitiniai šifrai. Petrui I dalyvaujant garsiajam Gotfrydui Vilhelmui Leibnicui, kuris dar žinomas kaip kriptografas, rengiant švietimo ir valdžios plėtros projektus Rusijoje, Sankt Peterburge atsirado skaitmeninis kambarys, kurio uždaviniai buvo sukurti ir naudoti šifravimo sistemos.
Galilėjaus Galilėjaus gyvavimo metu egzistavo paprotys unikaliu būdu užsitikrinti teisę į bet kokį atradimą. Užpuolęs atradimą, kuriam reikia tolesnio patvirtinimo, mokslininkas, bijodamas, kad kiti jo neaplenktų, griebėsi anagramos (raidelių pertvarkymo); jis trumpai paskelbė savo atradimo esmę anagramos pavidalu, kurios tikrąją prasmę žinojo tik jis pats. Kai pagaliau įsitikino pirminio spėjimo teisingumu, jis atskleidė anagramos paslaptį.
XIX amžius atnešė daug naujų idėjų kriptografijoje. Išradimas XIX amžiaus viduryje. telegrafas ir kitos techninės komunikacijos rūšys suteikė naują impulsą kriptografijos raidai. Informacija buvo perduodama einamųjų ir ilgalaikių siuntų forma, tai yra, ji buvo pateikta dvejetaine forma. Todėl iškilo „racionalaus“ informacijos pateikimo problema, kuri buvo išspręsta pasitelkus kodus. Kodai leido perteikti ilgą žodį arba visą frazę dviem ar trimis simboliais. Reikalingi didelės spartos šifravimo metodai ir taisymo kodai, būtini dėl neišvengiamų pranešimų perdavimo klaidų.
1817 m. amerikietis Decius Wadsworthas sukūrė šifravimo įrenginį, kuris įvedė naują kriptografijos principą.
Kitas garsus to meto kriptografas buvo olandas Kerkhoffsas. Būdamas 47 metų parašė knygą „Karinė kriptografija“. Jame nustatyti 6 specifiniai šifrų reikalavimai, iš kurių du susiję su šifravimo stiprumu, o kiti – su našumu. Vienas iš jų tapo žinomas kaip „Kerkhoffs taisyklė“. Šios taisyklės esmė ta, kad šifro patikimumą lemia tik rakto slaptumas.
XX amžiuje „išgarsėjo“ per du pasaulinius karus. Šie karai paliko pėdsaką visuose žmonių visuomenėje vykstančiuose procesuose. Jie negalėjo nepaveikti kriptografijos raidos.
Pirmojo pasaulinio karo metais buvo plačiai naudojami rankiniai šifrai, pirmiausia permutaciniai šifrai su įvairiomis komplikacijomis. Tai buvo vertikalios permutacijos, sudėtingos perkoduojant pradinę abėcėlę, taip pat dvigubos vertikalios permutacijos.
Pirmasis pasaulinis karas buvo lūžis kriptografijos istorijoje: jei prieš karą kriptografija buvo gana siaura sritis, tai po karo ji tapo plačia veiklos sritimi. To priežastis buvo nepaprastai išaugęs koduotos korespondencijos apimtys. Kriptanalizė tapo esminiu intelekto elementu.
Šios kriptografijos srities pažanga taip pat pasižymėjo pačios kriptoanalizės pokyčiais.
Naudojamų šifrų pobūdis reikalavo skrupulingos korespondencijos analizės, sėkmingai kripto analizei palankių situacijų paieškos ir atitinkamos situacijos išmanymo, norint juos atidaryti. Per tą laikotarpį išryškėjo nemažai vėliau išgarsėjusių kriptografų talentų. Tarp jų buvo ir G. O. Yardley, įtikinęs Karo departamentą, kad reikia sukurti kriptografinę paslaugą. Vėliau jis buvo paskirtas Karo biuro kriptografijos skyriaus (MI-8) viršininku. Departamente buvo sukurtas mokymo skyrius, skirtas Amerikos kariuomenės kriptoanalitikams rengti. 1919 m. bendru finansavimu skyrius buvo paverstas „juoduoju biuru“. Viena iš pagrindinių „juodojo biuro“ užduočių buvo atskleisti japoniškus kodus. Per laikotarpį nuo 1917 iki 1929 metų „juodosios biuro“ specialistams pavyko iššifruoti daugiau nei 45 tūkstančius kriptogramų iš įvairių šalių.
Didelė sėkmė kriptografijoje siejama su kitu
amerikietis – G. Vernamas. 1917 m., būdamas telegrafo įmonės darbuotojas, jis pasiūlė automato idėją
telegrafo pranešimų šifravimas. Kalbama apie savotišką skalės primetimą abėcėlės ženklams, pateiktiems
pagal Baudot teletipo kodą su penkių skaitmenų „impulsų kombinacijomis“. Nepaisant to, kad Vernamo šifras turėjo nemažai privalumų, jis nebuvo plačiai naudojamas.
1921 m. Hebernas įkūrė pirmąją šifravimo mašinų kompaniją JAV, kuri po dešimties metų dėl finansinių sunkumų patyrė šlovingą pabaigą. Garsiausia iš šifravimo mašinų buvo Enigma. 1923 m. Enigma buvo eksponuojama Tarptautinės pašto sąjungos kongrese.
Tarp žymių XX amžiaus pirmosios pusės kriptografijos veikėjų. W. Friedmanas išsiskiria rimtų teorinių rezultatų kriptoanalizės srityje ir išgarsėjo savo nuopelnais laužant Japonijos ir Vokietijos karinius šifrus.
1915 metais W. Friedmaną D. Fabianas pasamdė Riverbanko dvare genetikos specialistu. Netrukus jis susidomėjo kriptografija ir parodė save šioje srityje.
Po kurio laiko W. Friedmanas Riverbank laboratorijose jau vadovavo dviem katedroms – genetikos ir šifrų.
Šiuolaikinės kriptografijos požiūriu didžiausią susidomėjimą kelia W. Friedmano paskaitos „Šifrų laužymo metodai su ilgai sujungta gama“ ir „Sutapimų indeksas ir jo taikymas kriptografijoje“ šie darbai yra rimtas indėlis į teorinę kriptografiją. 1929 m. jis tapo plačiai žinomas kaip vienas iš pirmaujančių pasaulio kriptografų po savo straipsnio „Apie kodus ir šifrus“.
Puikūs rezultatai taikant matematinius metodus kriptografijoje priklauso Claude'ui Shannonui. 1940 m. gavo matematikos daktaro laipsnį, metus studijavo Prinstono pratęsimo institute, po to buvo pasamdytas tarnauti Bell Telephone kompanijos laboratorijoje.
Iki 1944 m. K. Šenonas baigė kurti slaptų ryšių teoriją. 1945 m. parengė slaptą ataskaitą „Matematinė kriptografijos teorija“, kuri 1949 m. buvo išslaptinta ir paskelbta.
K. Šenono sukurtos teorinės ir praktinės paslapties koncepcijos leidžia kiekybiškai įvertinti šifrų kriptografines savybes ir bandyti sukurti idealius arba tobulus šifrus. Taip pat modeliuojama atvirų pranešimų kalba.
K. Šenonui pavyko išspręsti esmines teorinės kriptografijos problemas. Jo darbai paskatino spartų informacijos teorijos ir kriptografijos mokslinių tyrimų augimą.
Kitas puslapis XX amžiaus kriptografijos istorijoje. skirtas telefonų kodavimo prietaisams, kurie buvo sukurti praėjusio amžiaus 3 dešimtmetyje ir plačiai naudojami Antrojo pasaulinio karo metais. Rusijoje, vadovaujant V. A. Kotelnikovas, buvo sukurtas telefono kodavimo įrenginys.
Jis yra atsakingas už garsiąją atrankos teoremą (arba atrankos teoremą), kuria grindžiama skaitmeninio signalo apdorojimo teorija.
Remiantis pranešimais, telefono kodavimo įrenginio idėją D.H.Rogersas užpatentavo dar 1881 m., praėjus penkeriems metams po to, kai Bellas išrado telefoną.
Idėja buvo perduoti telefono pranešimą keliomis grandinėmis kintančiais impulsais tam tikra greitai besikeičiančia seka.
Tokias linijas siūlyta išdėstyti dideliu atstumu viena nuo kitos, kad nebūtų galimybės prisijungti prie visų iš karto. Vėlesnėje raidoje buvo pasiūlytos įvairios pačios kalbos transformacijos. Kalbos garsus telefonas paverčia nenutrūkstamu elektriniu signalu, kuris, naudojant atitinkamus prietaisus, pakeičiamas koduotuvu pagal elektros dėsnius. Galimi pakeitimai: dažnių diapazono inversija, poslinkis arba padalijimas, triukšmo maskavimas, laikini signalo dalių pertvarkymai, taip pat įvairios šių transformacijų kombinacijos. Natūralu, kad kiekviena iš šių transformacijų atliekama kontroliuojant raktą, kurį turi siuntėjas ir gavėjas.
1937 m. JAV buvo pradėtas eksploatuoti pirmasis telefono kodavimo įrenginys A3. Būtent jis prezidentui Ruzveltui perdavė žinią apie Antrojo pasaulinio karo pradžią. A3 atliko 5 dažnių pojuosčių inversiją ir pertvarkymą. Iš 3840 galimų kombinacijų iš tikrųjų buvo panaudotos tik 6, keičiamos 36 kartus kas 20 sekundžių.
Naudotos kriptografijos silpnumą kompensavo reguliarūs perdavimo dažnių pokyčiai.
Šiuo metu analoginė telefonija užleidžia vietą skaitmeninei telefonijai. Taigi daugelis techninių problemų, susijusių su analoginių signalų kriptografinėmis transformacijomis, tampa nereikalingos.
XX amžiaus antroje pusėje, sukūrus kompiuterinės technikos elementariąją bazę, atsirado elektroniniai šifratoriai, kurių kūrimas pareikalavo rimtų teorinių tyrimų daugelyje taikomosios ir fundamentaliosios matematikos sričių, pirmiausia algebros, tikimybių teorijos ir matematinės statistikos. Šiandien didžiąją šifravimo įrankių dalį sudaro elektroniniai šifruotojai. Jie atitinka vis didėjančius šifravimo patikimumo ir greičio reikalavimus.

Kompiuterinių technologijų plėtros pažanga leido įdiegti programinę įrangą kriptografinius algoritmus, kurie daugelyje sričių vis dažniau pakeičia tradicinę aparatinę įrangą.
Aštuntajame dešimtmetyje įvyko du įvykiai, kurie rimtai paveikė tolesnę kriptografijos raidą. Pirma, buvo priimtas pirmasis duomenų šifravimo standartas (DES), „įteisinantis“ Kerkhoffo principą kriptografijoje. Antra, po amerikiečių matematikų W. Diffie ir M. Hellmano darbų gimė „nauja kriptografija“ – viešojo rakto kriptografija. Kriptografija tapo plačiai paplitusi ne tik karinėje, diplomatinėje ir vyriausybės srityse, bet ir komercinėse, bankininkystės ir kitose srityse.
Po Diffie ir Hellmano idėjos atsirado RSA viešojo rakto šifravimo sistema. Tokią sistemą 1978 metais pasiūlė Rivest, Shamir ir Adleman. Kartu su atviro šifravimo idėja Diffie ir Hellmanas pasiūlė atvirojo rakto platinimo idėją, kuri pašalina saugaus ryšio kanalo poreikį platinant kriptografinius raktus.

Išvada
Pirmųjų elektroninių kompiuterių atsiradimas XX amžiaus viduryje radikaliai pakeitė situaciją šifravimo srityje. Kompiuteriams prasiskverbus į įvairias gyvenimo sritis, atsirado iš esmės nauja industrija – informacijos pramonė.
Reikalingo informacijos apsaugos lygio užtikrinimo problema pasirodė labai sudėtinga, jai išspręsti reikėjo ne tik tam tikro mokslinių, mokslinių-techninių ir organizacinių priemonių komplekso įgyvendinimo bei konkrečių priemonių ir metodų panaudojimo, bet ir jų sukūrimo. integralios organizacinių priemonių sistemos ir specifinių informacijos apsaugos priemonių bei metodų naudojimo.
Visuomenėje cirkuliuojančios informacijos kiekis nuolat didėja. Ant naujo tūkstantmečio slenksčio – žmonija
ir tt............

Evoliucijos eigoje žmogus išmoko apsisaugoti nuo šalčio, bado, laukinių gyvūnų ir oro keršto. Tam tikru savo vystymosi etapu jis suprato, kaip svarbu laiku gauti patikimą ir teisingai parinktą informaciją. Ir galiausiai supratau, kad reikia saugoti šią informaciją.

Konkurencijos sąlygomis (karinėmis, mokslinėmis ar komercinėmis - nesvarbu), žinios egzistuoja dviem formomis - „man ir mano priešui“. O norint laimėti ar bent išgyventi, pirmąją formą patartina pakelti iki maksimumo, o antrąją – iki minimumo. Saugodami savo informaciją, mes siekiame, kad turimos žinių atsargos būtų paslaptys, o išslaptinant kažkieno žinias, stengiamės jas padidinti konkurentų sąskaita.

Informacijos saugumo istorija, greičiausiai, prasideda kažkur tuo metu, kai žmonės pradėjo mokytis bendrauti susirašinėdami. Žinoma, jiems reikėjo būdų, kaip užtikrinti jos slaptumą. Niekas nepateikia tikslių datų ar patikimų duomenų apie slaptą rašymą senovėje.

Yra žinoma, kad, pavyzdžiui, Senovės Graikijoje vergui skusdavo galvą, rašydavo ant galvos, laukdavo, kol ataugs plaukai, o paskui siųsdavo jį į pavedimą adresatui. Savaime suprantama, laikas buvo toks – dideli atstumai, mažas greitis, plius minus du mėnesiai neturėjo reikšmės.

Poezijos žinovams puikiai žinomas toks tuo metu gana plačiai naudotas slapto rašymo būdas kaip akrostinis eilėraštis, kuriame paslėptą žinią formuoja poetinių eilučių pradinės raidės.

Norėdami sukurti paslėptą pranešimą, galite naudoti specialias technines priemones (radijo kanalu labai kryptingu spinduliu perduoti į konkretų erdvės tašką, itin suspausti informaciją ir perduoti ją momentiniu impulsu, rašyti bespalviu rašalu, kuris pasirodo tik po tam tikras fizinis ar cheminis poveikis). Kas iš mūsų nėra skaitęs, kaip karališkuose požemiuose revoliucionieriai rašė laiškus su pienu?…

Visi aukščiau išvardinti ir panašūs informacijos apsaugos būdai priskiriami steganografiniams arba simpatiniams, kuriuose pati informacija išlieka nepakitusi, stengiamasi ją padaryti nematomą ir taip paslėpti jos perdavimo faktą.

Steganografija (iš graikų στεγανός - paslėptas + γράφω - rašau; tiesiogine prasme "slaptas rašymas") yra mokslas apie paslėptą informacijos perdavimą, išlaikant paslaptyje patį perdavimo faktą.

Simpatinis (nematomas) rašalas yra rašalas, kurio raštas iš pradžių yra nematomas ir tampa matomas tik tam tikromis sąlygomis (šiluma, apšvietimas, cheminis ryškalas ir kt.)

Šie metodai vystėsi ir tapo sudėtingesni kartu su technologine pažanga. Šių metodų vystymosi viršūne tikriausiai galima laikyti po Antrojo pasaulinio karo atsiradusią subminiatiūrinių fotografijų – vadinamųjų mikrotaškių – kūrimo technologiją. Tokiame mikrotaške, spausdinto teksto taško dydžio, galėjo tilpti šimtai dokumentų, o rasti jį knygoje, žurnale ar laikraštyje buvo ne ką lengviau nei adatą šieno kupetoje. Šiuolaikinė itin didelės integracijos mikroschema leidžia parašyti tokį mažą tekstą, kad jo perskaityti be elektroninio mikroskopo bus neįmanoma. Plačiai paplitę kompiuteriai leidžia naudoti kitus informacijos slėpimo būdus. Pavyzdžiui, „nestandartinis“ diskų formatavimas, įrašymas techniniuose takeliuose, informacijos maišymas į didelius duomenų kiekius ir kt.

Tačiau aiškus simpatiškų metodų trūkumas yra tas, kad jų pagalba sukurtų žinučių slaptumas užtikrinamas tik šiame technologijų vystymosi etape. Bet koks simpatiško teksto kūrimo būdas greitai bus sunaikintas. Kas yra slaptumas be ilgaamžiškumo garantijos?

Įdomu tai, kad senovėje slaptas rašymas buvo laikomas vienu iš 64 menų, kuriuos turėtų įvaldyti tiek vyrai, tiek moterys. Informacijos apie šifruoto rašymo būdus jau galima rasti senovės Indijos, Egipto ir Mesopotamijos civilizacijų dokumentuose. Tarp paprasčiausių – hieroglifinis raštas, rašantis simbolius ne eilės tvarka, o atsitiktinai pagal kokią nors taisyklę.

Pirmasis istoriškai patikimas techninių šifravimo priemonių panaudojimas priskiriamas senovės graikams ir datuojamas maždaug V–VI amžiais prieš Kristų. Tokia techninė priemonė buvo specialus strypas, vadinamas "scital" (scital). Jis buvo suvyniotas į siaurą popieriaus juostelę, o palei juostą buvo parašytas pranešimas. Tada juostelė buvo pašalinta ir išsiųsta gavėjui. Buvo manoma, kad neįmanoma perskaityti pranešimo nežinant bloko storio, kuris čia buvo šifravimo raktas.

Be to, Enėjas savo darbe „Apie įtvirtintų vietų gynybą“ aprašo vadinamąjį „knygų šifrą“ ir raidžių pertvarkymo tekste metodą pagal specialią lentelę.

Taip pat yra gerai žinoma šifravimo sistema, vadinama „Polybijaus kvadratu“, kurioje kiekviena raidė pakeičiama skaičių pora - jos koordinatėmis 5x5 kvadrate, kur abėcėlės raidės rašomos iš anksto nustatyta tvarka.

Jau tada šifruotą korespondenciją naudojo ne tik generolai, bet ir bažnyčia bei mokslininkai. Žyniai šifravo žynių tekstus, o mokslininkai – atradimus. Pavyzdžiui, Eduardo Schure'o knygoje „Didieji iniciatoriai“ yra frazė, kad „Platonas labai sunkiai ir brangiai gavo vieną iš Pitagoro rankraščių, kuris niekada neužrašė savo mokymų, išskyrus slaptus ženklus ir įvairius simbolius“.

Klasikinis Cezario šifro pavyzdys aprašytas visuose kriptografijos vadovėliuose: nepasitikėdamas pasiuntiniais, Julijus Cezaris savo siuntas užšifravo metodu, kuris vėliau bus vadinamas tiesioginio pakeitimo šifras. Savo laiškuose jis kiekvieną A pakeitė D, kiekvieną B raide E ir tt Ir jo žinią galėjo iššifruoti tik tas, kuris žinojo taisyklę „paslinkimas 3“.

Trumpai tariant, mūsų eros pradžioje žmonės gana daug žinojo apie kriptografiją ir gana plačiai ją naudojo. Vėlesni 19 amžių buvo skirti daugiau ar mažiau išradingų šifravimo metodų išradimui, kurių patikimumas iš esmės buvo iliuzinis ir daugiausia priklausė nuo to, kiek jais pasitikėjo tie, kurie juos naudojo.

Iki Renesanso galima rasti gana mažai informacijos apie naudotus šifrus. Yra nemažai ženklų šifrų, kuriuose paprasto teksto raidės pakeičiamos specialiais simboliais (pamenate Conano Doyle'o „šokančius vyrus“?). Tai Karolio Didžiojo šifras, naudotas IX a.

Arabų valstybių klestėjimo metas (VIII a. po Kr.) tikrai yra didelių atradimų kriptografijos srityje era. Ne veltui žodis „šifras“, kaip ir žodis „skaitmuo“, turi arabiškas šaknis. 855 metais pasirodžiusioje arabiškoje knygoje „Žmogaus siekis atskleisti senovės rašymo paslaptis“ aprašomos įvairios informacijos saugumo sistemos, įskaitant keletą klasikinių šifrų abėcėlių. Viena tokia šifravimo abėcėlė, vadinama „daudi“ (pavadinta Izraelio karaliaus Dovydo vardu), buvo naudojama šifruoti traktatams apie juodąją magiją. Jis buvo sudarytas iš pakeistų hebrajų abėcėlės raidžių.

Ši informacija apie kriptografiją taip pat taikoma arabų pasauliui. 1412 m. buvo paskelbtas Shehab Kalkashandi darbas - 14 tomų "Visų mokslų enciklopedija", kurioje taip pat yra informacijos apie korespondencijos klasifikavimo metodus. Skyrius pagal bendrąją antraštę „Dėl slaptų pranešimų slėpimo laiškuose“ susideda iš dviejų dalių: viena skirta simboliniams veiksmams, aliuzijomis ir alegorijomis, antroji – simpatišku rašalu ir kriptologija.

Tai buvo ne tik pirmas kartas, kai buvo išsamiai aptariami permutacijos šifrai ir pakeitimo šifrai, bet ir paminėtas šifras, kuriame buvo naudojami keli paprastojo teksto raidžių pakaitalai. Tačiau knyga garsėja ne tuo. Visa kita užgožia pirmasis kriptoanalizės aprašymas, pagrįstas simbolių atsiradimo dažnumu originale ir šifruotame tekste. Autorius netgi pateikia arabų abėcėlės raidžių sąrašą, nurodantį jų dažnumą Korano tekstuose. Jau tada pranešimo dažnio analizė leido gana nesunkiai atskleisti paprastus pakeitimo šifrus.

Kriptologija yra mokslas, nagrinėjantis šifravimo ir iššifravimo metodus. Kriptologija susideda iš dviejų dalių – kriptografijos ir kriptoanalizės.

Kriptografija – tai mokslas apie informacijos konfidencialumo (neįmanoma perskaityti informacijos pašaliniams asmenims) ir autentiškumo (autorystės vientisumo ir autentiškumo, taip pat negalėjimo atsisakyti autorystės) užtikrinimo metodus.

Iš pradžių kriptografija tyrinėjo informacijos šifravimo būdus – atvirkštinį paprasto (originalaus) teksto pavertimą slaptu algoritmu ir/ar raktu į šifruotą tekstą (šifruotą tekstą).

KRIPTOGRAFINĖS INFORMACIJOS APSAUGA

ĮVADAS

Daugelį metų kriptografija tarnavo išimtinai kariniams tikslams. Šiandien paprasti vartotojai turi galimybę naudotis įrankiais, kurie leidžia apsisaugoti nuo neteisėtos prieigos prie konfidencialios informacijos naudojant kompiuterinės kriptografijos metodus.

Šioje pamokoje nuosekliai apžvelgiami, klasifikuojami ir analizuojami pagrindiniai šifravimo algoritmai, jų efektyvumas, patikimumas ir įgyvendinimo ypatybės.

Pirmiausia apžvelgiamos kriptografinės sistemos, pateikiama trumpa kriptografijos istorija, supažindinama su pagrindinėmis sąvokomis ir apibrėžimais, nurodomi reikalavimai kriptografinėms sistemoms, pateikiama informacija apie kriptografinę analizę, nagrinėjama kriptografinės informacijos uždarymo metodų klasifikacija.

Toliau aprašoma šiuo metu labiausiai paplitusi simetrinė kriptosistema. Pateikiami teorijos elementai, šifravimo metodai ir algoritmai. Pateikiami blokinio šifro algoritmų bloko rakto generavimo metodai ir blokinių šifrų naudojimo režimai. Srautiniams šiframs pateikti šifravimo metodai ir algoritmai. Taip pat svarstomi kombinuoti simetrinio šifravimo metodai. Vis labiau plintantys asimetriniai šifravimo algoritmai pateikiami su trumpa teorine informacija apie asimetrinį šifravimą, aptariamos kai kurios įprastos kriptosistemos su asimetriniu šifravimu, asimetrinio šifravimo algoritmų panaudojimo pavyzdžiai.

Buvo aptarti elektroninio skaitmeninio parašo, kaip efektyvios kriptografinės apsaugos priemonės, klausimai. Suformuluota pranešimų tikrinimo naudojant elektroninį skaitmeninį parašą problemos, pateikiami elektroninio skaitmeninio parašo algoritmai, pagrįsti tiek simetrinėmis, tiek asimetrine kriptosistemomis, pateikiami maišos funkcijų generavimo algoritmai, atitinkantys naudojimo sąlygas pranešimų autentifikavimo procese. .

Pateikiama kriptografinių raktų valdymo technika. Apima įprastą raktų valdymo sistemą, raktų valdymą, pagrįstą viešųjų raktų sistemomis, privačių raktų mainų protokolą, sertifikatų naudojimą, autentifikavimo protokolus ir anoniminių raktų paskirstymą.

Kiekvieno skyriaus pabaigoje pateikiami peržiūros klausimai.

1. KRIPTOGRAFINĖS SISTEMOS

1.1. Kriptografijos istorija

Žmonių visuomenėje plintant raštui, atsirado poreikis keistis laiškais ir žinutėmis, todėl rašytinių žinučių turinį reikėjo slėpti nuo pašalinių asmenų.

Rašytų žinučių turinio slėpimo būdus galima suskirstyti į tris grupes. Pirmoji grupė apima kamufliažo metodus arba steganografija, kurios slepia patį pranešimo buvimo faktą; antroji grupė susideda iš įvairių slapto rašymo metodų arba kriptografija(iš graikų kalbos žodžių ktyptos– slaptas ir grafas– rašau); trečiosios grupės metodai yra orientuoti į specialių techninių prietaisų, klasifikuojančių informaciją, sukūrimą.

Kriptografijos istorija tokia pat sena kaip ir žmonių kalbos istorija. Be to, iš pradžių pats rašymas buvo tam tikra kriptografinė sistema, nes senovės visuomenėse jai priklausė tik keli išrinktieji.

Karai prisidėjo prie slapto rašymo vystymosi. Rašytiniai įsakymai ir pranešimai būtinai buvo šifruojami, kad kurjerių gaudymas neleistų priešui gauti svarbios informacijos. Pavyzdžiui, Romos imperatorius Cezaris kariniame ir asmeniniame susirašinėjime naudojo šifrą, kurio esmė buvo kiekvieną lotynų kalbos raidę pakeisti kita abėcėlės raide. Tada garsioji frazė: „ VENI, VIDI, VICI“ („Atėjau, pamačiau, nugalėjau“), su kuria Cezaris pranešė vienam iš savo draugų Romoje apie greitai iškovotą pergalę, šifruota forma atrodys taip: XFOJ, XJEJ, XJDJ".

Beveik kartu su kriptografija pradėjo vystytis kriptoanalizė – šifrų (raktų) atskleidimo iš šifruoto teksto mokslas. Kriptografijos istorijoje apytiksliai galima išskirti keturis etapus: naivus, formalus, mokslinis; kompiuteris.

Už naivi kriptografija (iki XVI a. pradžios) būdingas bet kokios, dažniausiai kriptografijos, naudojimas.

Dauguma naudotų šifrų buvo sumažinti iki pertvarkymas arba

monoalfabetinis pakaitalas. Vienas iš pirmųjų užfiksuotų pavyzdžių yra Cezario šifras, kuris susideda iš kiekvienos originalaus teksto raidės pakeitimo kita, atskirta nuo jos abėcėlėje tam tikru skaičiumi pozicijų.

Kitas šifras, Polibijos kvadratas, priskiriamas graikų rašytojui Polybiui, yra bendras monoalfabetinis pakeitimas, atliekamas naudojant atsitiktine abėcėlės užpildytą kvadratinę lentelę (graikų abėcėlės dydis yra 5 × 5). Kiekviena pradinio teksto raidė pakeičiama raide po ja esančiame kvadrate.

Scena formali kriptografija (XV a. pabaiga – XX a. pradžia) siejamas su formalizuotų šifrų atsiradimu, kurie gana atsparūs rankinei kripto analizei. Europos šalyse tai įvyko Renesanso epochoje, kai mokslo ir prekybos raida sukūrė patikimų informacijos apsaugos metodų poreikį. Svarbus vaidmuo šiame etape tenka Leonui Batistai Alberti, italų architektui, kuris vienas pirmųjų pasiūlė kelių raidžių pakeitimas.

Šis šifras, pavadintas diplomato XVI a. Blaise'as Viginera, susidedantis iš nuoseklaus šaltinio teksto raidžių „pridėjimo“ raktu (procedūrą galima palengvinti naudojant specialią lentelę). Jo darbas „Traktatas apie šifrą“ (1466 m.) laikomas pirmuoju moksliniu darbu apie kriptologiją.

Vienas pirmųjų spausdintų darbų, apibendrinusių ir suformulavusių tuo metu žinomus šifravimo algoritmus, buvo vokiečių abato Johano Trisemo darbas „Poligrafija“ (1508). Jis yra atsakingas už du nedidelius, bet svarbius atradimus: Polibijos kvadrato užpildymo metodą (pirmosios pozicijos užpildytos lengvai įsimenamu raktiniu žodžiu, likusios - likusiomis abėcėlės raidėmis) ir raidžių porų šifravimą ( digramos).

Paprastas, bet patvarus kelių raidžių pakeitimo metodas (bigimas pakeitimas) yra Playfair šifras, kuris buvo atrastas XIX amžiaus pradžioje. Charlesas Vitstonas. Wheatstone taip pat padarė svarbų patobulinimą – dvigubą kvadratinį šifravimą. Playfair ir Wheatstone šifrai buvo naudojami iki Pirmojo pasaulinio karo, nes juos buvo sunku rankiniu būdu šifruoti.

XIX amžiuje Olandas Kerkhoffas suformulavo pagrindinį reikalavimą

kriptografinės sistemos, kurios išlieka aktualios iki šių dienų: šifrų slaptumas turi būti pagrįstas rakto slaptumu, bet ne

algoritmas.

Galiausiai paskutinis žodis ikimokslinėje kriptografijoje, kuri suteikė dar didesnį kriptografinį stiprumą, taip pat leido automatizuoti (mechanizavimo prasme) šifravimo procesą. rotacinės kriptosistemos.

Viena pirmųjų tokių sistemų buvo mechaninė mašina, kurią 1790 metais išrado būsimas JAV prezidentas Thomas Jefferson. Daugiabėcėlinis pakeitimas naudojant sukamąją mašiną yra realizuojamas keičiant santykinę besisukančių rotorių padėtį, kurių kiekvienas atlieka į jį „įsiūtą“ pakeitimą.

Rotorinės mašinos paplito tik XX amžiaus pradžioje. Viena pirmųjų praktiškai naudotų mašinų buvo vokiška Mįslė 1917 m. sukūrė Edwardas Hebernas ir patobulino Arthuras Kirchas.

Rotorinės mašinos buvo aktyviai naudojamos Antrojo pasaulinio karo metais. Be vokiškos Enigma mašinos buvo naudojami ir įrenginiai Sigaba(JAV), Turekh(Jungtinė Karalystė), Raudona, Oranžinė Ir Violetinė (Japonija). Rotoriaus sistemos yra formalios kriptografijos viršūnė, nes jos gana lengvai įgyvendino labai stiprius šifrus. Sėkmingos kriptografinės atakos prieš rotacines sistemas tapo įmanomos tik 40-ųjų pradžioje atsiradus kompiuteriams.

Pagrindinis skiriamasis bruožas mokslinė kriptografija (1930–60 m.)

– kriptosistemų, turinčių griežtą matematinį pagrindimą, atsiradimas

kriptografinis stiprumas.

Iki 30-ųjų pradžios. Galutinai susiformavo matematikos šakos, kurios yra mokslinis kriptologijos pagrindas: aktyviai pradėjo vystytis tikimybių teorija ir matematinė statistika, bendroji algebra, skaičių teorija, algoritmų teorija, informacijos teorija, kibernetika.

Savotiška takoskyra buvo Claude'o Shannono darbas „Slaptų sistemų komunikacijos teorija“ (1949), suteikęs mokslinį kriptografijos ir kriptoanalizės pagrindą. Nuo to laiko jie pradėjo kalbėti apie KRIPTOLOGIJĄ (iš graikų k kriptos– slaptas ir logotipai– pranešimas) – mokslas apie informacijos transformavimą siekiant užtikrinti jos slaptumą. Kriptografijos ir kriptoanalizės raidos etapas iki 1949 m. pradėtas vadinti ikimoksline kriptologija.

Šenonas pristatė „išsklaidymo“ ir „maišymo“ sąvokas ir pagrindė galimybę sukurti savavališkai stabilias kriptosistemas.

1960 m pirmaujančios kriptografijos mokyklos priartėjo prie kūrimo

blokuoti šifrai, dar saugesnis, palyginti su rotacinėmis kriptosistemomis, tačiau leidžia praktiškai įgyvendinti tik skaitmeninių elektroninių prietaisų pavidalu.

Kompiuterinė kriptografija (nuo aštuntojo dešimtmečio) atsirado dėl skaičiavimo įrankių, kurių našumas pakanka įdiegti kriptosistemas, kurios, esant dideliam šifravimo greičiui, suteikia keliomis eilėmis didesnį kriptografinį stiprumą nei „rankiniai“ ir „mechaniniai“ šifrai.

Pirmoji kriptosistemų klasė, kurios praktinis pritaikymas tapo įmanomas atsiradus galingiems ir kompaktiškiems skaičiavimo įrankiams, buvo blokiniai šifrai. 70-aisiais buvo sukurta Amerikos šifravimo standartas DES(priimta 1978 m.). Vienas iš jo autorių Horstas Feistelis (darbuotojas IBM), aprašė blokinių šifrų modelį, kurio pagrindu buvo sukurtos kitos, stipresnės simetrinės kriptosistemos, įskaitant vidaus šifravimo standartas GOST 28147-89.

Su atėjimu DES Taip pat buvo praturtinta kriptanalizė, siekiant atakuoti amerikietišką algoritmą, kurios praktinis įgyvendinimas buvo įmanomas tik atsiradus galingoms skaičiavimo sistemoms. 70-ųjų viduryje. XX amžiuje įvyko tikras proveržis šiuolaikinėje kriptografijoje - asimetrinių kriptosistemų atsiradimas, kuri nereikėjo perduoti slapto rakto tarp šalių. Atspirties taškas čia laikomas 1976 m. Whitfieldo Diffie ir Martino Hellmano publikuotu straipsniu „Naujos šiuolaikinės kriptografijos kryptys“. Ji pirmoji suformulavo keitimosi šifruota informacija, nesikeičiant slaptu raktu, principus.

Ralphas Merkley savarankiškai priėjo prie asimetrinių kriptosistemų idėjos. Po kelerių metų Ronas Rivestas, Adi Shamiras ir Leonardas Adlemanas atrado sistemą RSA, pirmoji praktinė asimetrinė kriptosistema, kurios stiprumas buvo pagrįstas didelių pirminių skaičių faktoringo problema. Asimetrinė kriptografija atvėrė keletą naujų taikymo sričių, ypač sistemų elektroninis skaitmeninis parašas(EDS) ir elektroniniai pinigai.

1980–90 m. Atsirado visiškai naujos kriptografijos sritys: tikimybinis šifravimas, kvantinė kriptografija ir kt. Jų praktinė vertė dar turi būti suvokta. Simetrinių kriptosistemų tobulinimo užduotis taip pat išlieka aktuali. Per tą patį laikotarpį buvo sukurti ne Feistelio šifrai ( SAUGIAU, R.C. 6 ir kt.), o 2000 m., po atviro tarptautinio konkurso, buvo priimtas naujas JAV nacionalinis šifravimo standartas - AES.

Kriptografija yra viena iš galingiausių priemonių užtikrinti konfidencialumą ir stebėti informacijos vientisumą. Daugeliu atžvilgių ji užima pagrindinę vietą tarp programinės ir techninės įrangos saugumo reguliuotojų. Pavyzdžiui, nešiojamiesiems kompiuteriams, kuriuos itin sunku fiziškai apsaugoti, tik kriptografija gali garantuoti informacijos konfidencialumą net vagystės atveju.

Daugiau apie žavią kriptografijos istoriją galite perskaityti literatūroje.