Skozi svojo zgodovino je človek čutil potrebo po šifriranju določenih informacij. Ni presenetljivo, da je iz te potrebe zrasla cela znanost - kriptografija. In če je prej kriptografija večinoma služila izključno državnim interesom, so s pojavom interneta njene metode postale last zasebnikov in jih pogosto uporabljajo hekerji, aktivisti za svobodo informacij in vsi, ki želijo šifrirati svoje podatke na omrežja v eni ali drugi meri.

FURFUR začenja serijo člankov o kriptografiji in kako jo uporabljati. Prvo gradivo je uvodno: zgodovina vprašanja in osnovni pojmi.

Formalno je kriptografija (iz grščine - "tajno pisanje") opredeljena kot znanost, ki zagotavlja tajnost sporočila. Za pionirja, ki je napisal prvo znanstveno delo o kriptografiji, velja Enej Taktik, ki je svojo zemeljsko pot zaključil že dolgo pred Kristusovim rojstvom. Indija in Mezopotamija sta prav tako poskušali šifrirati svoje podatke, a prvi zanesljivi varnostni sistemi so bili razviti na Kitajskem. Staroegipčanski pisarji so pogosto uporabljali prefinjene tehnike pisanja, da bi pritegnili pozornost na svoja besedila. Najpogosteje se je šifriranje informacij uporabljalo v vojaške namene: znana je šifra Scytale, ki jo je Šparta uporabila proti Atenam v 5. stoletju pred našim štetjem. e.

Kriptografija se je aktivno razvijala v srednjem veku, številni diplomati in trgovci pa so uporabljali šifriranje. Ena najbolj znanih šifer srednjega veka je Codex Copiale, elegantno oblikovan rokopis z vodnimi žigi, ki še ni bil dešifriran. Renesansa je bila zlata doba kriptografije: preučeval jo je Francis Bacon, ki je opisal sedem metod skritega besedila. Predlagal je tudi binarno metodo šifriranja, podobno tisti, ki se uporablja v računalniških programih v našem času. Pojav telegrafa je pomembno vplival na razvoj kriptografije: samo dejstvo prenosa podatkov ni bilo več tajno, zaradi česar so se pošiljatelji morali osredotočiti na šifriranje podatkov.

Med prvo svetovno vojno je kriptografija postala uveljavljeno bojno orodje. Razkrivanje sovražnikovih sporočil je vodilo do osupljivih rezultatov. Prestrezanje telegrama nemškega veleposlanika Arthurja Zimmermanna s strani ameriških obveščevalnih agencij je povzročilo vstop ZDA v sovražnost na strani zaveznikov.

Druga svetovna vojna je služila kot katalizator za razvoj računalniških sistemov – s kriptografijo. Uporabljeni šifrirni stroji (nemška Enigma, angleška Turingova bomba) so jasno pokazali, kako pomemben je nadzor informacij. V povojnem obdobju so številne vlade uvedle moratorij na uporabo kriptografije. Ključna dela so bila objavljena izključno v obliki tajnih poročil - kot je na primer knjiga Clauda Shannona "Teorija komunikacij v tajnih sistemih", ki je pristopila k kriptografiji kot novi matematični znanosti.

Vladni monopol je propadel šele leta 1967 z objavo knjige Davida Kahna The Code Breakers. Knjiga je podrobno preučila celotno zgodovino kriptografije in kriptoanalize. Po objavi so se v odprtem tisku začela pojavljati druga dela o kriptografiji. Hkrati se je izoblikoval sodoben pristop k znanosti in jasno opredelile osnovne zahteve za šifrirane informacije: zaupnost, neizsledljivost in celovitost. Kriptografijo delimo na dva medsebojno povezana dela: kriptosintezo in kriptoanalizo. To pomeni, da kriptografi zagotavljajo informacijsko varnost, kriptoanalitiki pa, nasprotno, iščejo načine za vdor v sistem.

Wehrmacht Enigma ("Enigma")

Šifrni stroj tretjega rajha. Koda, ustvarjena z uporabo Enigme
velja za enega najmočnejših, uporabljenih v drugi svetovni vojni.

Turing Bombe

Dekoder, razvit pod vodstvom Alana Turinga. Njegova uporaba
omogočila zaveznikom, da razdelijo na videz monolitno kodo Enigma.

Sodobne metode uporabe kriptografije

Pojav dostopnega interneta je kriptografijo dvignil na novo raven. Kriptografske tehnike so začele pogosto uporabljati posamezniki v elektronskem poslovanju, telekomunikacijah in mnogih drugih okoljih. Prvi je pridobil posebno popularnost in privedel do nastanka nove valute, ki ni pod nadzorom države - Bitcoin.

Številni navdušenci so hitro ugotovili, da je bančno nakazilo seveda priročno, vendar ni primerno za nakup tako prijetnih vsakdanjih stvari, kot so orožje ali "snovi". Prav tako ni primeren za napredne primere paranoje, ker zahteva obvezno avtentikacijo prejemnika in pošiljatelja.

Analogni računski sistem je predlagal eden od spodaj obravnavanih »ciferpankov«, mladi programer Wei Dai. Že leta 2009 je Satoshi Nakamoto (ki ga mnogi sveto smatrajo za celotno hekersko skupino) razvil novo vrsto plačilnega sistema - BitCoin. Tako se je rodila kriptovaluta. Njegove transakcije ne zahtevajo posrednika v obliki banke ali druge finančne institucije in jim ni mogoče slediti. Omrežje je popolnoma decentralizirano, bitcoinov ni mogoče zamrzniti ali zaseči in so popolnoma zaščiteni pred državnim nadzorom. Hkrati se lahko Bitcoin uporablja za plačilo katerega koli blaga - s soglasjem prodajalca.

Nov elektronski denar proizvajajo uporabniki sami, ki zagotavljajo računalniško moč svojih strojev za delovanje celotnega sistema BitCoin. Ta vrsta dejavnosti se imenuje rudarjenje. Samo rudarjenje ni zelo donosno, veliko lažje je uporabljati posebne strežnike - bazene. Združijo sredstva več udeležencev v eno mrežo in nato razdelijo dobiček.

Največja platforma za nakup in prodajo bitcoinov je japonska Mt. Gox, prek katerega se izvede 67% transakcij na svetu. Zavzeti anonimni uporabniki imajo raje ruski BTC-E: registracija tukaj ne zahteva identifikacije uporabnika. Tečaj kriptovalute je precej nestabilen in ga določa le ravnotežje ponudbe in povpraševanja v svetu. Opozorilo začetnikom je znana zgodba, kako se je 10 tisoč enot, ki jih je eden od uporabnikov porabil za pico, čez nekaj časa spremenilo v 2,5 milijona dolarjev.

»Glavna težava s konvencionalno valuto je, da zahteva zaupanje. Centralna banka zahteva zaupanje vase in v svojo valuto, vendar je zgodovina fiat denarja polna primerov erozije zaupanja. S prihodom elektronske valute, ki temelji na zanesljivi kriptografiji, nam ni več treba zaupati »poštenemu stricu«, naš denar je lahko varno shranjen, njegova uporaba pa postane preprosta in priročna.«

Satoshi Nakamoto, heker

Terminologija

Glavna operaterja sta izvirno sporočilo (golo besedilo, golo besedilo) in njegova sprememba (šifrirano besedilo, šifrirano besedilo). Dešifriranje je postopek pretvorbe šifriranega besedila v golo besedilo. Za kriptografa začetnika je pomembno, da si zapomni nekaj drugih izrazov:

ALICA, EVA IN BOB (ALICE)

Nekatera imena udeležencev igre pomagajo skrčiti opis kripto protokola na matematično formulo: Alice in Bob. Sovražnik v trenutnem kriptosistemu je označen kot Eva (eavesdropper - prisluškovalec). V redkih primerih se ime spremeni, vendar sovražnik vedno ostane ženstven.

AVTONOMNI ELEKTRONSKI PLAČILNI SISTEM (ON-LINE SISTEM E-BLAGOVINE)

Zahvaljujoč temu lahko kupec in prodajalec sodelujeta neposredno, brez sodelovanja banke izdajateljice. Pomanjkljivost tega sistema je dodatna transakcija, ki jo opravi prodajalec in nakaže prejeti denar na svoj bančni račun.

ANONIMNO (ANONIMNOST)

Ta koncept pomeni, da lahko udeleženci v akciji delajo zaupno. Anonimnost je lahko absolutna ali preklicna (v sistemih, ki vključujejo sodelovanje tretje osebe, razsodnika). Sodnik lahko pod določenimi pogoji identificira katerega koli igralca.

NASPROTNIK

Vsiljivec. Prizadeva si za kršitev meja zasebnosti protokola. Na splošno udeleženci, ki uporabljajo kripto protokol, drug drugega dojemajo kot potencialne nasprotnike – privzeto.

POŠTENA ŽURKA

Pošten igralec, ki ima potrebne informacije in striktno sledi protokolu sistema.

CENTER ZAUPANJA (ORGAN (TRUSTED AUTHORITY))

Nekakšen arbiter, ki uživa zaupanje vseh udeležencev v sistemu. Potreben kot previdnostni ukrep za zagotovitev, da se udeleženci držijo dogovorjenega protokola.

VELIKI BRAT

Ja, to je to. Dejanj Big Brotherja drugi udeleženci kripto protokola ne nadzorujejo ali spremljajo. Nemogoče je dokazati napačno igro Big Brotherja, čeprav so vsi prepričani o tem.

Anonimnost

Začetni navdušenci nad zasebnostjo ostanejo brez beleženja zgodovine z uporabo posebnih spletnih mest - spletnih posrednikov. Ne potrebujejo ločene programske opreme in uporabnika ne nadlegujejo z zapletenimi nastavitvami. Uporabnik vnese želeni naslov ne v brskalnik, temveč v naslovno vrstico spletnega mesta anonimizatorja. Informacije obdeluje in jih posreduje v svojem imenu. Hkrati dobi tak strežnik čudovito priložnost za kopiranje podatkov, ki gredo skozi njega. V večini primerov se zgodi tako: informacija ni nikoli odveč.

Napredni anonimneži raje uporabljajo resnejša sredstva. Na primer Tor (The Onion Router). Ta storitev uporablja celotno verigo proxy strežnikov, ki jih je zaradi razvejanosti skoraj nemogoče nadzorovati. Večslojni (v slengu - čebulni) usmerjevalni sistem uporabnikom Tor zagotavlja visoko stopnjo varnosti podatkov. Poleg tega The Onion Router moti analizo prometa, ki poteka skozi njega.

Cypherpunk

Izraz je prvi uporabil slavni heker Jude Milhon za programerje, ki so bili preveč navdušeni nad idejo anonimnosti. Glavna ideja cypherpunk je zmožnost zagotavljanja anonimnosti in varnosti v omrežju s strani uporabnikov samih. To je mogoče doseči z odprtimi kriptografskimi sistemi, ki jih večinoma razvijajo cypherpunk aktivisti. Gibanje ima implicitni politični prizvok, večina udeležencev je blizu kriptoanarhizmu in številnim libertarnim družbenim idejam. Najbolj znan predstavnik cypherpunka je Julian Assange, ki je na veselje vseh svetovnih sil ustanovil WikiLeaks. Cypherpunki imajo uradni manifest.

»Nova velika igra nikakor ni vojna za naftovode ... Nov globalni zaklad je nadzor
preko ogromnih podatkovnih tokov, ki povezujejo cele celine in civilizacije ter v eno samo celoto povezujejo komunikacije milijard ljudi in organizacij."

Julian Assange

Julian Assange

WikiLeaks je na svojem portalu vsem javno pokazal podzemlje številnih vladnih struktur. Korupcija, vojni zločini, strogo zaupne skrivnosti - na splošno je postalo javno znano vse, kar je aktivni libertarec lahko dobil v roke. Poleg tega je Assange ustvarjalec peklenskega kriptosistema, imenovanega »Deniable encryption«. To je način urejanja šifriranih informacij, ki omogoča verjetno zanikanje njihove prisotnosti.

Bram Cohen

Ameriški programer, doma iz sončne Kalifornije. Na veselje celega sveta se je domislil protokola BitTorrent, ki se brezuspešno uporablja še danes.

Potreba po zagotavljanju tajnosti informacij se je pojavila že v antiki. V mnogih pogledih je vlogo sredstva za prenos tajnih informacij v starih časih igral jezik duhovnikov. V tem jeziku je bilo napisano sveto znanje, dostopno le izjemno majhnemu številu ljudi.

Večina znanstvenikov nastanek kriptografije povezuje s pojavom pisave. Klinopisna, slikovna in hieroglifska pisava, ki so jo uporabljali v najstarejših državah, je bila izjemno zapletena in je zahtevala dolgotrajno šolanje; krog pismenih ljudi je bil zelo omejen. To je omogočilo uporabo pisnega zapisa za prenos tajnih podatkov.

Nekatere ohranjene glinene tablice kažejo, da so starodavni poznali tehniko, pri kateri je bilo prvotno pismo, napisano na glineni tablici in fiksirano z žganjem, prekrito z drugo plastjo gline, na katero je bilo napisano sporočilo, ki ni vsebovalo tajnih podatkov. Podobno tehniko je uporabil tudi graditelj aleksandrijskega svetilnika Sostrat, ki je po navodilih egipčanskega vladarja Ptolemaja Filadelfa v steno vgradil tablico s svojim imenom, vendar jo je naredil iz mavca, pobarvanega v marmorju. Po dolgih letih se je plast ometa sesula in razkrila pravo ime avtorja, enega od svetovnih čudes, vklesanega v kamen. Druga podobna tehnika je bila uporabljena pri pošiljanju pisem: sužnju so lase postrigli na plešasto, mu na glavo napisali sporočilo in ko so lasje zrasli, so ga poslali naslovniku z nepomembnim sporočilom.

Tako so ljudje že v starem svetu uporabljali dve glavni tehniki, ki se uporabljata še danes:

prikrivanje samega dejstva prenosa (prisotnosti) tajnega sporočila – steganografija;

šifriranje sporočil - kriptografija.

Prve šifre

Večina raziskovalcev nastanek kriptografije povezuje s pojavom fonetične pisave, ki je bila veliko enostavnejša in dostopna več ljudem kot slikovna in hieroglifna pisava.

Najstarejše šifrirano sporočilo, ki se je ohranilo do danes, je življenjska zgodba egiptovskega dostojanstvenika, ki jo je zapisal njegov pisar na stenah grobnice v mestu Menet Khufu okoli leta 1900 pr. Sistem, ki ga je uporabljal pisar, je temeljil na spreminjanju sloga posameznih hieroglifov. Pravzaprav ni šlo za tajno pisanje v polnem pomenu besede. Po egipčanskem prepričanju je kdor je prebral napise na grobnici, prispeval k posmrtnemu življenju osebe. Pravzaprav je bila to uganka, ki je zahtevala več časa, dala misliti in nagovarjala k želji po razvozlavanju skritega pomena.

Kriptografija v azijskih državah

Podatkov o metodah šifriranja, ki se uporabljajo v azijskih državah, v naši literaturi ni pogosto.

V Indiji, državi s starodavno visoko razvito civilizacijo, so ljudje že od nekdaj uporabljali več vrst skrivnega pisanja. V starodavni indijski razpravi o umetnosti vladanja, napisani okoli leta 300 pr. e., govori o uporabi tajnega pisanja za uradno korespondenco varnostnih služb in diplomacije. Poleg tega je omenjena potreba po odpiranju šifriranih pisem drugih ljudi, da bi pridobili zaupne podatke posameznikov in skrivnosti drugih držav.

Uvod

"Sodržavljani!" - je začel z navdušenim glasom, a ker je bil njegov govor tajen, je bilo povsem naravno, da ga nihče ni slišal.
M. Saltikov – Ščedrin
Zgodovina človeške civilizacije je postala tudi zgodovina ustvarjanja varnih sistemov za prenos informacij. Umetnost šifriranja in tajnega prenosa informacij je bila lastna skoraj vsem državam.
Kriptografija se je v preteklosti uporabljala le v vojaške namene. Vendar zdaj, ko se pojavlja informacijska družba, kriptografija postaja eno glavnih orodij, ki zagotavlja zaupanje, avtorizacijo, elektronska plačila, korporativno varnost in nešteto drugih pomembnih stvari.
Kriptografske metode je mogoče uporabiti za reševanje naslednjih varnostnih težav:
- zaupnost posredovanih in shranjenih podatkov
- avtentikacija
- celovitost shranjenih in prenesenih podatkov
- zagotavljanje verodostojnosti listin.
Obstaja nekaj osnovnih metod za pretvorbo informacij, ki jih ima kriptografija, med njimi:
- šifriranje (simetrično in asimetrično)
- generiranje elektronskega digitalnega podpisa
- generiranje zaporedja psevdonaključnih števil
Problem zaščite informacij s preoblikovanjem, tako da jih ne more prebrati zunanji človek, skrbi človeški um že od antičnih časov.
Zgodovina kriptografije je enaka zgodovini človeškega jezika. Poleg tega je bila sprva sama pisava nekakšen kriptografski sistem, saj so jo v starodavnih družbah imeli le redki izbranci. Primeri tega so svete knjige starega Egipta in starodavne Indije.
Zgodovino kriptografije lahko razdelimo na 4 stopnje.
1. Naivna kriptografija
2. Formalna kriptografija
3. Znanstvena kriptografija
4. Računalniška kriptografija
Za naivno kriptografijo (do začetka 16. stoletja) je bila značilna uporaba kakršnih koli sredstev za zmedo sovražnika glede vsebine šifriranih besedil.
Faza formalne kriptografije (konec 15. stoletja - začetek 20. stoletja) je povezana s pojavom formaliziranih šifer, ki so relativno odporne na ročno kriptoanalizo. Ta šifra je sestavljena iz zaporednega "dodajanja" črk izvirnega besedila s ključem.
Do začetka tridesetih let prejšnjega stoletja so se dokončno oblikovale veje matematike, ki so bile znanstvena osnova kriptologije: teorija verjetnosti in matematična statistika, splošna algebra, teorija števil, teorija algoritmov, teorija informacij in kibernetika. Delo Clauda Shannona "Teorija komunikacije v tajnih sistemih", ki je oblikovalo teoretična načela zaščite kriptografskih informacij, je postalo nekakšna prelomnica. Shannon je uvedel koncepta "razprševanja" in "mešanja" ter utemeljil možnost ustvarjanja poljubno stabilnih kriptosistemov.
Računalniška kriptografija (od 70. let 20. stoletja) dolguje svoj pojav računalniškim orodjem z zadostno zmogljivostjo za implementacijo kriptosistemov.

V 70. letih je bil razvit ameriški šifrirni standard DES, sprejet leta 1978, njegov avtor Horst Feistel je opisal model blokovne šifre, na podlagi katerega so bili zgrajeni drugi, bolj varni simetrični kriptosistemi.
Sredi 70-ih je prišlo do preboja v sodobni kriptografiji - pojav asimetričnih kriptosistemov, ki niso zahtevali prenosa tajnega ključa med strankami.
V 80-90 letih so se pojavila povsem nova področja kriptografije: verjetnostna enkripcija, kvantna kriptografija in druga. Tudi v teh letih so bile razvite ne-Feistelove šifre (SAFER, RC6), leta 2000 pa je bil po javnem mednarodnem natečaju sprejet nov ameriški nacionalni šifrirni standard AES.

Zgodovina razvoja kriptografije
Zgodovina kriptografije sega več kot tisočletje. Že v zgodovinskih dokumentih starih civilizacij - Indije, Egipta, Kitajske, Mezopotamije - obstajajo informacije o sistemih in metodah sestavljanja šifriranih črk. Prvi šifrirni sistemi so se pojavili sočasno s pisanjem v četrtem tisočletju pr.
Starodavni indijski rokopisi vsebujejo več kot šestdeset načinov pisanja, vključno z nekaterimi, ki jih lahko štejemo za kriptografske. Obstaja opis sistema zamenjave samoglasnikov s soglasniki in obratno.
Razvoj kriptografije je olajšal prehod iz ideografskega pisanja, ki temelji na uporabi velikega števila hieroglifov, na fonetično pisanje. Poenostavitev pisave je spodbudila razvoj kriptografije.
V Šparti v 5.-6. pr. n. št uporabljena je bila ena prvih šifrirnih naprav - Scital. Druga šifrirna naprava iz časov Šparte je bila Enejeva tablica.
Od časa J. Cezarja do 15. stoletja je šifriranje doživelo veliko sprememb, vendar vemo malo o metodah in sistemih šifriranja, ki so se uporabljali v tem časovnem obdobju.
V času renesanse se je kriptografija aktivno razvijala v italijanskih mestnih državah. Znanstveniki so pogosto šifrirali znanstvene hipoteze, da jih ne bi označili za krivoverce in da jih ne bi preganjala inkvizicija.
Znanstvene metode v kriptografiji so se prvič pojavile v arabskih državah. Sama beseda šifra je arabskega izvora. Prva knjiga, ki je bila posebej posvečena opisu nekaterih šifer, se je pojavila leta 855 in se je imenovala "Knjiga človekovega velikega stremljenja, da bi razvozlal skrivnosti starodavnega pisanja."
V 14. stoletju se je pojavila knjiga o tajnih sistemih pisanja, ki jo je napisal uslužbenec tajnega urada papeža Cicco Simonetti. Ta knjiga ponuja nadomestne šifre, v katerih več izrazov simbolov ustreza samoglasnikom.
Pomemben korak naprej v kriptografiji je bil narejen zahvaljujoč delu Leona Albertija, ki je leta 1466 napisal delo o šifrah. V tem delu je bila predlagana šifra, ki temelji na uporabi šifrirnega diska.
Večabecedne šifre so bile razvite v prvi tiskani knjigi o kriptografiji, ki je bila objavljena leta 1518 in se je imenovala "Poligrafija". Avtor knjige je bil eden najbolj znanih znanstvenikov tistega časa, opat Johannes Trithemius. V tej knjigi se kvadratna tabela prvič pojavi v kriptografiji.
Leta 1553 je Giovanni Battista Belaso predlagal uporabo abecednega ključa, ki si ga je lahko zapomniti, za večabecedno šifro, ki jo je imenoval geslo. Geslo je lahko beseda ali fraza.
Takrat so se v Evropi razširile šifre, imenovane nomenklatorji, ki so združevale preprosto zamenjavo in kodo. V najpreprostejših nomenklatorjih je kodo sestavljalo več deset besed ali besednih zvez z dvočrkovno kodo. Sčasoma so se seznami zamenljivih besed v nomenklatorjih povečali na dva ali tri tisoč enakovrednih zlogov in besed.
Mimogrede, nekaj besed o ruski kriptografiji. Že od 14. stol. v Novgorodu je obstajala tehnika tajnega pisanja. Večinoma so bile uporabljene preproste substitucijske šifre. Zahvaljujoč sodelovanju Petra I. slavnega Gottfrieda Wilhelma Leibniza, ki je bil znan tudi kot kriptograf, pri razvoju projektov za razvoj izobraževanja in vlade v Rusiji, se je v Sankt Peterburgu pojavila digitalna zbornica, katere naloge so bile razvoj in uporaba sistemi šifriranja.
V času življenja Galilea Galileja je obstajala navada, da si na edinstven način zagotovijo pravico do prvenstva pri vsakem odkritju. Ko je znanstvenik napadel odkritje, ki je potrebovalo nadaljnjo potrditev, se je znanstvenik iz strahu, da ga drugi ne bi prehiteli, zatekel k pomoči anagrama (preureditev črk); bistvo svojega odkritja je na kratko naznanil v obliki anagrama, katerega pravi pomen je poznal samo on. Ko se je končno prepričal o pravilnosti prvotne ugibanja, je razkril skrivnost anagrama.
19. stoletje je prineslo veliko novih idej v kriptografiji. Izum sredi 19. stoletja. telegraf in druge tehnične vrste komunikacije so dale nov zagon razvoju kriptografije. Informacije so bile posredovane v obliki trenutnih in neaktualnih paketov, torej predstavljene v binarni obliki. Zato se je pojavil problem »racionalnega« podajanja informacij, ki so ga rešili s pomočjo kod. Kode so omogočale prenos dolge besede ali celotne fraze v dveh ali treh znakih. Obstaja potreba po hitrih metodah šifriranja in popravnih kodah, ki so potrebne zaradi neizogibnih napak pri prenosu sporočil.
Leta 1817 je Američan Decius Wadsworth zasnoval šifrirno napravo, ki je v kriptografijo uvedla nov princip.
Drugi slavni kriptograf tistega časa je bil Nizozemec Kerkhoffs. Pri 47 letih je napisal knjigo "Vojaška kriptografija". Določa 6 posebnih zahtev za šifre, od katerih se dve nanašata na moč šifriranja, ostale pa na zmogljivost. Eno od njih je postalo znano kot "Kerkhoffsovo pravilo". Bistvo tega pravila je, da je zanesljivost šifre določena samo s tajnostjo ključa.
XX stoletje »postal znan« po dveh svetovnih vojnah. Te vojne so pustile pečat na vseh procesih v človeški družbi. Niso mogli pomagati, da ne bi vplivali na razvoj kriptografije.
Med prvo svetovno vojno so bile zelo razširjene ročne šifre, predvsem permutacijske šifre z različnimi zapleti. To so bile navpične permutacije, zapletene s ponovnim kodiranjem izvirne abecede, pa tudi dvojne navpične permutacije.
Prva svetovna vojna je bila prelomnica v zgodovini kriptografije: če je bila pred vojno kriptografija dokaj ozko področje, je po vojni postalo široko področje delovanja. Razlog za to je bila izjemna rast obsega šifrirane korespondence. Kriptoanaliza je postala bistveni element inteligence.
Za napredek tega področja kriptografije so bile značilne tudi spremembe v sami kriptoanalizi.
Narava uporabljenih šifer je zahtevala natančno analizo korespondence, iskanje situacij, ki vodijo k uspešni kriptoanalizi, in poznavanje ustrezne situacije za njihovo odpiranje. V tem obdobju so se pojavili talenti številnih kriptografov, ki so kasneje postali znani. Med njimi je bil G. O. Yardley, ki je prepričal vojno ministrstvo, da je treba ustvariti kriptografsko storitev. Kasneje je bil imenovan za načelnika kriptografskega oddelka vojnega urada (MI-8). Znotraj oddelka je bil ustanovljen oddelek za usposabljanje kriptoanalitikov za ameriško vojsko. Leta 1919 se je oddelek s sofinanciranjem preoblikoval v »črno pisarno«. Ena glavnih nalog "črne pisarne" je bila razkrivanje japonskih kod. V obdobju od 1917 do 1929 je strokovnjakom iz "črne pisarne" uspelo dešifrirati več kot 45 tisoč kriptogramov iz različnih držav.
Pomemben uspeh v kriptografiji je povezan z drugim
Ameriški - G. Vernam. Leta 1917 je kot uslužbenec telegrafskega podjetja predlagal idejo o avtomatiki
šifriranje telegrafskih sporočil. Šlo je za nekakšno nalaganje lestvice na znake abecede, predstavljene v
po Baudotovi teletipski kodi s petmestnimi »pulznimi kombinacijami«. Kljub dejstvu, da je imela Vernamova šifra številne prednosti, ni bila razširjena.
Leta 1921 je Hebern ustanovil prvo podjetje za šifriranje v ZDA, ki pa je deset let pozneje zaradi finančnih težav neslavno propadlo. Najbolj znan med stroji za šifriranje je bila Enigma. Leta 1923 je bila Enigma razstavljena na kongresu Mednarodne poštne zveze.
Med opaznimi osebnostmi kriptografije prve polovice 20. stol. Izstopa W. Friedman, ki je dosegel resne teoretične rezultate v kriptoanalizi in postal znan po zaslugah pri razbijanju vojaških šifer Japonske in Nemčije.
Leta 1915 je W. Friedmana zaposlil D. Fabian na posestvu Riverbank kot specialista za genetiko. Kmalu se je začel zanimati za kriptografijo in se izkazal na tem področju.
Čez nekaj časa je W. Friedman že vodil dva oddelka v laboratorijih Riverbank - genetiko in šifre.
Z vidika sodobne kriptografije so najbolj zanimiva predavanja W. Friedmana "Metode za razbijanje šifer z dolgo povezano gama" in "Indeks sovpadanja in njegove aplikacije v kriptografiji", ta dela so resen prispevek k teoretični kriptografiji. Leta 1929 je po članku »O kodah in šifrah« postal splošno znan kot eden vodilnih svetovnih kriptografov.
Izjemni rezultati pri uporabi matematičnih metod v kriptografiji pripadajo Claudu Shannonu. Leta 1940 je doktoriral iz matematike, eno leto študiral na Princeton Extension Institute, nato pa so ga zaposlili v laboratoriju podjetja Bell Telephone.
Do leta 1944 je K. Shannon dokončal razvoj teorije tajnih komunikacij. Leta 1945 je pripravil tajno poročilo "Matematična teorija kriptografije", s katerega je bila leta 1949 razglašena tajnost in objavljena.
Koncepti teoretične in praktične tajnosti, ki jih je razvil K. Shannon, omogočajo kvantificiranje kriptografskih lastnosti šifer in poskušajo zgraditi idealne ali popolne šifre. Modeliran je tudi jezik odprtih sporočil.
K. Shannonu je uspelo rešiti temeljne probleme v teoretični kriptografiji. Njegovo delo je spodbudilo hitro rast znanstvenih raziskav v teoriji informacij in kriptografiji.
Naslednja stran v zgodovini kriptografije 20. stoletja. je posvečen telefonskim kodirnikom, ki so bili razviti v tridesetih letih 20. stoletja in so postali široko uporabljani med drugo svetovno vojno. V Rusiji je bil razvoj telefonskega kodirnika izveden pod vodstvom V.A.
Odgovoren je za znameniti izrek o vzorčenju (ali izrek o vzorčenju), ki je osnova teorije digitalne obdelave signalov.
Glede na poročila je zamisel o telefonskem šifrirniku patentiral D. H. Rogers leta 1881, pet let po tem, ko je Bell izumil telefon.
Ideja je bila prenesti telefonsko sporočilo prek več tokokrogov v izmeničnih impulzih v nekem hitro spreminjajočem se zaporedju.
Predlagano je bilo, da se takšne linije razmaknejo na precejšnji razdalji drug od drugega, da bi odpravili možnost povezave z vsemi naenkrat. V poznejšem razvoju so bile predlagane različne transformacije samega govora. Zvoke govora telefon pretvori v neprekinjen električni signal, ki ga s pomočjo ustreznih naprav kodirnik spreminja po zakonih elektrike. Možne spremembe vključujejo: inverzijo, premik ali delitev frekvenčnega območja, maskiranje šuma, začasne preureditve delov signala, pa tudi različne kombinacije teh transformacij. Seveda se vsaka od teh transformacij izvaja pod nadzorom ključa, ki ga imata pošiljatelj in prejemnik.
V ZDA je leta 1937 začel delovati prvi telefonski kodirnik, imenovan A3. Prav on je predsedniku Rooseveltu sporočil novico o začetku druge svetovne vojne. A3 je izvedel inverzijo in preureditev 5 frekvenčnih podpasov. Od 3840 možnih kombinacij je bilo dejansko uporabljenih samo 6, ki so se vsakih 20 sekund spremenile 36-krat.
Slabost uporabljene kriptografije je bila kompenzirana z rednimi spremembami frekvenc prenosa.
Trenutno se analogna telefonija umika digitalni telefoniji. Tako postanejo številne tehnične težave, povezane s kriptografskimi transformacijami analognih signalov, nepotrebne.
V drugi polovici 20. stoletja, po razvoju elementarne baze računalniške tehnologije, so se pojavili elektronski kriptorji, katerih razvoj je zahteval resne teoretične raziskave na številnih področjih uporabne in temeljne matematike, predvsem algebre, teorije verjetnosti in matematične statistike. Danes so elektronski šifrirniki tisti, ki predstavljajo pretežni delež orodij za šifriranje. Izpolnjujejo vedno večje zahteve glede zanesljivosti in hitrosti šifriranja.

Napredek v razvoju računalniške tehnologije je omogočil implementacijo programskih implementacij kriptografskih algoritmov, ki na mnogih področjih vse bolj nadomeščajo tradicionalno strojno opremo.
V sedemdesetih letih sta se zgodila dva dogodka, ki sta resno vplivala na nadaljnji razvoj kriptografije. Najprej je bil sprejet prvi standard za šifriranje podatkov (DES), ki je "legaliziral" Kerkhoffsovo načelo v kriptografiji. Drugič, po delu ameriških matematikov W. Diffieja in M. Hellmana se je rodila »nova kriptografija« - kriptografija z javnim ključem. Kriptografija je postala zelo razširjena ne le v vojaški, diplomatski in vladni sferi, temveč tudi v komercialnem, bančnem in drugih področjih.
Po zamisli Diffieja in Hellmana se je pojavil sistem šifriranja javnih ključev RSA. Takšen sistem so leta 1978 predlagali Rivest, Shamir in Adleman. Poleg ideje o odprtem šifriranju sta Diffie in Hellman predlagala idejo o distribuciji odprtih ključev, ki odpravlja potrebo po varnem komunikacijskem kanalu pri distribuciji kriptografskih ključev.

Zaključek
Pojav prvih elektronskih računalnikov sredi dvajsetega stoletja je korenito spremenil razmere na področju šifriranja. S prodorom računalnikov v različna področja življenja je nastala popolnoma nova industrija - informacijska industrija.
Problem zagotavljanja zahtevane ravni zaščite informacij se je izkazal za zelo kompleksnega, saj za njegovo rešitev ni bilo potrebno le izvajanje določenega nabora znanstvenih, znanstveno-tehničnih in organizacijskih ukrepov ter uporaba posebnih orodij in metod, temveč ustvarjanje celostnega sistema organizacijskih ukrepov in uporabe posebnih sredstev in metod za zaščito informacij.
Količina informacij, ki krožijo v družbi, vztrajno narašča. Človeštvo na pragu novega tisočletja
itd.............

Skozi evolucijo se je človek naučil zaščititi pred mrazom, lakoto, divjimi živalmi in vremenskimi muhami. Na neki stopnji svojega razvoja je spoznal pomen pravočasnega prejemanja zanesljivih in pravilno izbranih informacij. In končno sem spoznal potrebo po zaščiti teh podatkov.

V pogojih konkurence (vojaške, znanstvene ali komercialne - ni pomembno) znanje obstaja v dveh oblikah - "zame in za mojega sovražnika." In da bi zmagali ali vsaj preživeli, je priporočljivo prvo obliko pripeljati do maksimuma, drugo pa do minimuma. Z varovanjem naših podatkov si prizadevamo ohraniti našo obstoječo zalogo znanja tajno, z razveljavitvijo tajnosti tujega pa si prizadevamo to zalogo povečati na račun konkurence.

Zgodovina informacijske varnosti se po vsej verjetnosti začne nekje v času, ko so se ljudje začeli učiti komuniciranja preko dopisovanja. Seveda so potrebovali načine, kako zagotoviti njegovo tajnost. Nihče ne daje natančnih datumov ali zanesljivih podatkov o skrivnem pisanju v starih časih.

Znano je na primer, da so v stari Grčiji sužnja obrili, mu pisali po glavi, počakali, da lasje zrastejo, in ga nato poslali po opravku k naslovniku. Ni treba posebej poudarjati, da je bil čas tak - dolge razdalje, majhne hitrosti, plus ali minus dva meseca ni bilo pomembno.

Poznavalci poezije dobro poznajo tako dokaj razširjeno metodo skrivnega pisanja tistega časa, kot je akrostih, v katerem skrito sporočilo tvorijo začetne črke pesniških vrstic.

Za ustvarjanje skritega sporočila lahko uporabite posebna tehnična sredstva (oddajte na določeno točko v prostoru preko radijskega kanala z visoko usmerjenim žarkom, izjemno stisnite informacijo in jo posredujte v hipnem impulzu, pišite z brezbarvnim črnilom, ki se pojavi šele po kakšen fizični ali kemični vpliv). Kdo od nas ni prebral, kako so revolucionarji pisali pisma z mlekom v kraljevih ječah?…

Vse naštete in podobne načine zaščite informacij uvrščamo med steganografske ali simpatične, pri katerih same informacije ostanejo nespremenjene, poskušajo jih narediti nevidne in s tem skriti dejstvo njihovega prenosa.

Steganografija (iz grščine στεγανός - skrito + γράφω - pišem; dobesedno "tajno pisanje") je znanost o prikritem prenosu informacij z ohranjanjem samega dejstva prenosa v tajnosti.

Simpatično (nevidno) črnilo je črnilo, katerega pisava je sprva nevidna in postane vidna šele pod določenimi pogoji (toplota, svetloba, kemični razvijalec itd.)

Te metode so se razvijale in postajale bolj kompleksne z napredkom tehnološkega napredka. Za vrh razvoja teh metod lahko verjetno štejemo tehnologijo ustvarjanja subminiaturnih fotografij - tako imenovanih mikropik -, ki se je pojavila po drugi svetovni vojni. Takšna mikropika, velika kot pika tiskanega besedila, bi lahko vsebovala na stotine dokumentov in iskanje v knjigi, reviji ali časopisu ni bilo nič lažje kot iskanje igle v kupu sena. Sodobna mikrovezja ultra velike integracije omogočajo pisanje tako majhnega besedila, da ga bo nemogoče prebrati brez elektronskega mikroskopa. Široka uporaba računalnikov omogoča uporabo drugih načinov skrivanja informacij. Na primer "nestandardno" formatiranje diskov, snemanje na tehnične steze, mešanje informacij v velike količine podatkov itd.

Vendar pa je očitna pomanjkljivost simpatičnih metod ta, da je tajnost sporočil, ustvarjenih z njihovo pomočjo, zagotovljena šele na tej stopnji tehnološkega razvoja. Vsak način ustvarjanja sočutnega besedila bo kmalu uničen. Kaj je tajnost brez jamstva za varnost?

Zanimivo je, da je v starih časih tajno pisanje veljalo za eno od 64 umetnosti, ki bi jih morali obvladati tako moški kot ženske. Podatke o metodah šifriranega pisanja najdemo že v dokumentih starodavnih civilizacij Indije, Egipta in Mezopotamije. Med najpreprostejšimi je hieroglifska pisava, pri kateri znaki ne pišejo po vrstnem redu, temveč naključno po nekem pravilu.

Prva zgodovinsko zanesljiva uporaba tehničnih sredstev šifriranja se pripisuje starim Grkom in sega približno v 5.–6. stoletje pr. Takšno tehnično sredstvo je bila posebna palica, imenovana »scital« (scital). Zavit je bil v ozek trak papirja, vzdolž palice pa je bilo napisano sporočilo. Nato je bil trak odstranjen in poslan prejemniku. Domnevalo se je, da je nemogoče prebrati sporočilo brez poznavanja debeline bloka - ki je tukaj služil kot šifrirni ključ.

Poleg tega Enej v svojem delu »O obrambi utrjenih krajev« opisuje tako imenovano »šifro knjige« in način preurejanja črk v besedilu po posebni tabeli.

Obstaja tudi dobro znan sistem šifriranja, imenovan "Polibijev kvadrat", v katerem je vsaka črka nadomeščena s parom številk - njenimi koordinatami v kvadratu 5x5, kjer so črke abecede zapisane v vnaprej določenem vrstnem redu.

Že takrat so šifrirano korespondenco uporabljali ne le generali, ampak tudi cerkev in znanstveniki. Duhovniki so šifrirali besedila vedeževalcev, znanstveniki pa so šifrirali svoja odkritja. Na primer, v knjigi Eduarda Schureja "Veliki posvečenci" je stavek, da je "z veliko težavo in veliko ceno Platon dobil enega od Pitagorovih rokopisov, ki svojih naukov nikoli ni zapisal razen v skrivnih znakih in pod različnimi simboli."

Klasičen primer Cezarjeve šifre je opisan v vseh učbenikih o kriptografiji: Julij Cezar, ki ni zaupal glasnikom, je šifriral svoja sporočila z metodo, ki so jo pozneje poimenovali šifra neposredne zamenjave. V svojih pismih je vsak A zamenjal z D, vsak B z E itd. In njegovo sporočilo je lahko razvozlal le nekdo, ki je poznal pravilo »premika za 3«.

Skratka, do začetka našega štetja so ljudje vedeli precej o kriptografiji in jo zelo široko uporabljali. Naslednjih 19 stoletij je minilo v izumljanju bolj ali manj domiselnih metod šifriranja, katerih zanesljivost je bila v veliki meri navidezna in odvisna predvsem od tega, koliko so jim zaupali tisti, ki so jih uporabljali.

Pred renesanso je mogoče najti zelo malo podatkov o uporabljenih šifrah. Obstajajo številne šifre znakov, v katerih so črke odprtega besedila nadomeščene s posebnimi znaki (se spomnite "plešočih mož" Conana Doyla?). To je šifra Karla Velikega, uporabljena v 9. stoletju našega štetja.

Razcvet arabskih držav (8. stoletje našega štetja) je resnično obdobje velikih odkritij na področju kriptografije. Ni zaman, da ima beseda "šifra", tako kot beseda "cifra", arabske korenine. Arabska »Knjiga človekovih prizadevanj, da bi razvozlal skrivnosti starodavne pisave«, ki je izšla leta 855, opisuje različne sisteme za varnost informacij, vključno z več klasičnimi šifrirnimi abecedami. Ena taka šifrirna abeceda, imenovana "daudi" (poimenovana po izraelskem kralju Davidu), je bila uporabljena za šifriranje razprav o črni magiji. Sestavljen je bil iz spremenjenih črk hebrejske abecede.

Naslednje informacije o kriptografiji veljajo tudi za arabski svet. Leta 1412 je bilo objavljeno delo Shehab Kalkashandi - "Enciklopedija vseh znanosti" v 14 zvezkih, ki vsebuje tudi informacije o metodah razvrščanja korespondence. Oddelek pod splošnim naslovom »O prikrivanju tajnih sporočil v pismih« je bil sestavljen iz dveh delov: prvi je obravnaval simbolna dejanja, aluzije in alegorije, drugi je opisoval sočutno črnilo in kriptologijo.

To ni bilo samo prvič, da so bile podrobno obravnavane šifre permutacije in šifre zamenjave, ampak je bila omenjena tudi šifra, ki je uporabljala večkratne zamenjave črk odprtega besedila. Vendar knjiga ni znana po tem. Vse drugo zasenči prvi opis kriptoanalize na podlagi pogostosti pojavljanja znakov v izvirniku in šifrantu. Avtor ponuja celo seznam črk arabske abecede, ki označuje pogostost njihovega pojavljanja v besedilih Korana. Že takrat je frekvenčna analiza sporočila omogočala precej enostavno odkrivanje preprostih nadomestnih šifer.

Kriptologija je veda, ki se ukvarja z metodami šifriranja in dešifriranja. Kriptologijo sestavljata dva dela - kriptografija in kriptoanaliza.

Kriptografija je veda o metodah za zagotavljanje zaupnosti (nezmožnost branja informacij zunanjim osebam) in avtentičnosti (neoporečnost in pristnost avtorstva ter nezmožnost zavrnitve avtorstva) informacij.

Sprva je kriptografija preučevala metode šifriranja informacij - reverzibilno pretvorbo navadnega (izvirnega) besedila na podlagi tajnega algoritma in/ali ključa v šifrirano besedilo (šifrirano besedilo).

VAROVANJE KRIPTOGRAFSKE INFORMACIJE

UVOD

Dolga leta je kriptografija služila izključno v vojaške namene. Danes imajo običajni uporabniki možnost dostopa do orodij, ki jim omogočajo zaščito pred nepooblaščenim dostopom do zaupnih informacij z uporabo metod računalniške kriptografije.

Ta vadnica dosledno pregleduje, razvršča in analizira glavne algoritme šifriranja, njihovo učinkovitost, zanesljivost in izvedbene značilnosti.

Najprej so pregledani kriptografski sistemi, podana je kratka zgodovina kriptografije, predstavljeni so osnovni pojmi in definicije, navedene so zahteve za kriptografske sisteme, predstavljene so informacije o kriptoanalizi in obravnavana je klasifikacija metod za kriptografsko zapiranje informacij.

V nadaljevanju je opisan trenutno najpogostejši simetrični kriptosistem. Predstavljeni so elementi teorije ter metode in algoritmi šifriranja. Za algoritme blokovne šifre so predstavljene metode za generiranje blokovnega ključa in načini uporabe blokovnih šifr. Metode šifriranja in algoritmi so podani za pretočne šifre. Upoštevane so tudi kombinirane metode simetričnega šifriranja. Asimetrični algoritmi šifriranja, ki postajajo vse bolj razširjeni, so predstavljeni s kratkimi teoretičnimi informacijami o asimetričnem šifriranju, obravnavo nekaterih pogostih kriptosistemov z asimetričnim šifriranjem in primeri uporabe algoritmov asimetričnega šifriranja.

Obravnavana so bila vprašanja v zvezi z elektronskim digitalnim podpisom kot učinkovitim sredstvom kriptografske zaščite. Obravnavana je formulacija problema preverjanja sporočila z elektronskim digitalnim podpisom, predstavljeni so algoritmi elektronskega digitalnega podpisovanja, ki temeljijo tako na simetričnih kot asimetričnih kriptosistemih, ter algoritmi za generiranje zgoščevalnih funkcij, ki zadoščajo pogojem uporabe v procesu avtentikacije sporočil. .

Predstavljena je tehnika za upravljanje kriptografskih ključev. Zajema običajni sistem upravljanja ključev, upravljanje ključev na podlagi sistemov javnih ključev, protokol za izmenjavo zasebnih ključev, uporabo certifikatov, protokole za preverjanje pristnosti in distribucijo anonimnih ključev.

Na koncu vsakega poglavja so vprašanja za ponavljanje.

1. KRIPTOGRAFSKI SISTEMI

1.1. Zgodovina kriptografije

S širjenjem pisave v človeški družbi se je pojavila potreba po izmenjavi pisem in sporočil, zaradi česar je bilo treba vsebino pisnih sporočil skrivati ​​pred zunanjimi ljudmi.

Metode za skrivanje vsebine pisnih sporočil lahko razdelimo v tri skupine. V prvo skupino sodijo metode kamuflaže oz steganografija, ki prikrivajo samo dejstvo prisotnosti sporočila; drugo skupino sestavljajo različne metode tajnega pisanja oz kriptografija(iz grških besed ktyptos– skrivnost in grapho– pišem); Metode tretje skupine so osredotočene na ustvarjanje posebnih tehničnih naprav, ki razvrščajo informacije.

Zgodovina kriptografije je stara toliko kot zgodovina človeškega jezika. Poleg tega je bila sprva sama pisava nekakšen kriptografski sistem, saj so jo v starodavnih družbah imeli le redki izbranci.

Vojne so prispevale k razvoju tajnega pisanja. Pisni ukazi in poročila so bili nujno šifrirani, tako da zajetje kurirjev sovražniku ne bi omogočilo pridobitve pomembnih informacij. Na primer, rimski cesar Cezar je v svoji vojaški in osebni korespondenci uporabljal šifro, katere bistvo je bilo zamenjati vsako črko latinskega jezika z naslednjo črko abecede. Potem slavni stavek: " VENI, VIDI, VICI" ("Prišel sem, videl sem, zmagal"), s katerim je Cezar obvestil enega od svojih prijateljev v Rimu o zmagi, ki jo je hitro osvojil, bo v šifrirani obliki videti takole: " XFOJ, XJEJ, XJDJ".

Skoraj sočasno s kriptografijo se je začela razvijati kriptoanaliza - veda o razkrivanju šifer (ključev) iz šifranta. V zgodovini kriptografije lahko v grobem ločimo štiri stopnje: naivno, formalno, znanstveno; računalnik.

Za naivna kriptografija (do začetka 16. stoletja) je značilna uporaba kakršnekoli, običajno kriptografije.

Večina uporabljenih šifer je bila zmanjšana na preureditev oz

enoabecedna zamenjava. Eden prvih zabeleženih primerov je Cezarjeva šifra, ki sestoji iz zamenjave vsake črke izvirnega besedila z drugo, ločeno od nje v abecedi z določenim številom mest.

Druga šifra, polibijski kvadrat, ki jo pripisujejo grškemu piscu Polibiju, je splošna enoabecedna zamenjava, izvedena z naključno kvadratno tabelo, napolnjeno z abecedo (velikost grške abecede je 5 × 5). Vsaka črka izvirnega besedila se nadomesti s črko v kvadratku pod njo.

Oder formalna kriptografija (konec 15. – začetek 20. stoletja) je povezan s pojavom formaliziranih šifer, ki so relativno odporne na ročno kriptoanalizo. V evropskih državah se je to zgodilo v času renesanse, ko je razvoj znanosti in trgovine ustvaril povpraševanje po zanesljivih metodah varovanja informacij. Pomembno vlogo na tej stopnji ima Leon Batista Alberti, italijanski arhitekt, ki je med prvimi predlagal večabecedna zamenjava.

Ta šifra, imenovana po diplomatu iz 16. stoletja. Blaisa Viginera, sestavljen iz zaporednega "dodajanja" črk izvornega besedila s ključem (postopek je mogoče olajšati s posebno tabelo). Njegovo delo "Traktat o šifri" (1466) velja za prvo znanstveno delo o kriptologiji.

Eno prvih tiskanih del, ki je povzelo in oblikovalo takrat znane algoritme šifriranja, je bilo delo »Poligrafija« (1508) nemškega opata Johanna Trisemusa. Zaslužen je za dve majhni, a pomembni odkritji: metodo zapolnjevanja polibijskega kvadrata (prva mesta so zapolnjena z lahko zapomnljivo ključno besedo, ostala s preostalimi črkami abecede) in šifriranje parov črk ( bigrami).

Enostavna, a vztrajna metoda večabecedne zamenjave (bigramske zamenjave) je šifra Playfair, ki so jo odkrili v začetku 19. stoletja. Charles Wheatstone. Wheatstone je naredil tudi pomembno izboljšavo - dvojno kvadratno šifriranje. Šifre Playfair in Wheatstone so uporabljali do prve svetovne vojne, saj jih je bilo težko ročno kriptoanalizirati.

V 19. stoletju Nizozemec Kerkhoff je oblikoval glavno zahtevo za

kriptografskih sistemov, ki so še danes pomembni: tajnost šifer mora temeljiti na tajnosti ključa, a ne

algoritem.

Končno zadnja beseda predznanstvene kriptografije, ki je zagotovila še večjo kriptografsko trdnost, omogočila pa je tudi avtomatizacijo (v smislu mehanizacije) procesa šifriranja. rotacijski kriptosistemi.

Eden prvih takih sistemov je bil mehanski stroj, ki ga je leta 1790 izumil Thomas Jefferson, bodoči predsednik ZDA. Večabecedna zamenjava z uporabo rotacijskega stroja se izvede s spreminjanjem relativnega položaja vrtljivih rotorjev, od katerih vsak izvede zamenjavo, ki je "všita" vanj.

Rotacijski stroji so postali razširjeni šele v začetku 20. stoletja. Eden prvih praktično uporabljenih strojev je bil nemški Enigma, ki ga je leta 1917 razvil Edward Hebern in izboljšal Arthur Kirch.

Rotacijski stroji so se aktivno uporabljali med drugo svetovno vojno. Poleg nemškega stroja Enigma so bile uporabljene tudi naprave Sigaba(ZDA), Turekh(Združeno kraljestvo), Rdeča, Oranžna in Vijolična (Japonska). Rotorski sistemi so vrhunec formalne kriptografije, saj so relativno enostavno izvajali zelo močne šifre. Uspešni kripto-napadi na rotacijske sisteme so postali mogoči šele s prihodom računalnikov v zgodnjih 40. letih.

Glavna značilnost znanstvena kriptografija (1930 – 60-a)

– nastanek kriptosistemov s strogo matematično utemeljitvijo

kriptografska moč.

Do začetka 30. Končno so se oblikovale veje matematike, ki so znanstvena podlaga kriptologije: teorija verjetnosti in matematična statistika, splošna algebra, teorija števil, teorija algoritmov, teorija informacij in kibernetika.

Nekakšna prelomnica je bilo delo Clauda Shannona "Teorija komunikacije v tajnih sistemih" (1949), ki je dalo znanstveno podlago za kriptografijo in kriptoanalizo. Od takrat so začeli govoriti o KRIPTOLOGIJI (iz gr kriptos– skrivnost in logotipi– sporočilo) – veda o preoblikovanju informacij, da se zagotovi njihova tajnost. Stopnja razvoja kriptografije in kriptoanalize pred letom 1949 se je začela imenovati predznanstvena kriptologija.

Shannon je uvedel koncepta "razprševanja" in "mešanja" ter utemeljil možnost ustvarjanja poljubno stabilnih kriptosistemov.

V šestdesetih letih prejšnjega stoletja k izdelavi so pristopile vodilne kriptografske šole

blokovne šifre,še bolj varen v primerjavi z rotacijskimi kriptosistemi, vendar omogoča praktično izvedbo le v obliki digitalnih elektronskih naprav.

Računalniška kriptografija (od leta 1970) dolguje svoj videz računalniškim orodjem z zmogljivostjo, ki je zadostna za implementacijo kriptosistemov, ki pri visokih hitrostih šifriranja zagotavljajo več razredov velikosti večjo kriptografsko trdnost kot "ročne" in "mehanske" šifre.

Prvi razred kriptosistemov, katerih praktična uporaba je postala mogoča s prihodom zmogljivih in kompaktnih računalniških orodij, so bile blokovne šifre. V 70. letih je bil razvit Ameriški šifrirni standard DES(sprejet leta 1978). Eden od njenih avtorjev, Horst Feistel (zaposleni IBM), opisal model blokovnih šifer, na podlagi katerih so bili zgrajeni drugi, močnejši simetrični kriptosistemi, med drugim domači standard šifriranja GOST 28147–89.

S prihodom DES Obogatila se je tudi kriptoanaliza; za napad na ameriški algoritem je bilo ustvarjenih več novih vrst kriptoanaliz (linearna, diferencialna itd.), katerih praktična implementacija je bila spet mogoča šele s pojavom zmogljivih računalniških sistemov. Sredi 70-ih. V dvajsetem stoletju je prišlo do resničnega preboja v sodobni kriptografiji - nastanek asimetričnih kriptosistemov, ki ni zahteval prenosa tajnega ključa med strankami. Za izhodišče tukaj velja članek, ki sta ga leta 1976 objavila Whitfield Diffie in Martin Hellman z naslovom »Nove smeri v sodobni kriptografiji«. Prvi je oblikoval načela izmenjave šifriranih informacij brez izmenjave tajnega ključa.

Ralph Merkley je samostojno pristopil k ideji asimetričnih kriptosistemov. Nekaj ​​let kasneje so Ron Rivest, Adi Shamir in Leonard Adleman odkrili sistem RSA, prvi praktični asimetrični kriptosistem, katerega moč je temeljila na problemu faktoriziranja velikih praštevil. Asimetrična kriptografija je odprla več novih področij uporabe, zlasti sistemov elektronski digitalni podpis(EDS) in elektronski denar.

V letih 1980–90. Pojavila so se povsem nova področja kriptografije: verjetnostna enkripcija, kvantna kriptografija in druga. Zavedanje njihove uporabne vrednosti šele prihaja. Tudi naloga izboljšanja simetričnih kriptosistemov ostaja aktualna. V tem istem obdobju so bile razvite ne-Feistelove šifre ( VARNEJŠI, R.C. 6 itd.), leta 2000 pa je bil po odprtem mednarodnem natečaju sprejet nov ameriški nacionalni šifrirni standard - AES.

Kriptografija je eno najmočnejših sredstev za zagotavljanje zaupnosti in spremljanje celovitosti informacij. V mnogih pogledih zavzema osrednje mesto med varnostnimi regulatorji programske in strojne opreme. Na primer pri prenosnih računalnikih, ki jih je izjemno težko fizično zaščititi, lahko samo kriptografija zagotovi zaupnost podatkov tudi v primeru kraje.

Več o fascinantni zgodovini kriptografije lahko preberete v literaturi.