İnsanoğlu tarihi boyunca bazı bilgileri şifreleme ihtiyacı hissetmiştir. Bütün bir bilimin bu ihtiyaçtan ortaya çıkması şaşırtıcı değil - kriptografi. Ve daha önce kriptografi çoğunlukla yalnızca devlet çıkarlarına hizmet ediyordu, o zaman İnternet'in gelişiyle birlikte yöntemleri özel kişilerin mülkiyeti haline geldi ve bilgisayar korsanları, bilgi özgürlüğü aktivistleri ve verilerini internette şifrelemek isteyen herkes tarafından yaygın olarak kullanıldı. bir dereceye kadar ağ.

FURFUR, kriptografi ve onun nasıl kullanılacağı hakkında bir dizi makale başlatıyor. İlk materyal giriş niteliğindedir: konunun tarihçesi ve temel terimler.

Resmi olarak kriptografi (Yunancadan - "gizli yazı") bir mesajın gizliliğini sağlayan bir bilim olarak tanımlanır. Kriptografi üzerine ilk bilimsel çalışmayı yazan öncünün, İsa'nın doğumundan çok önce dünya yolculuğunu tamamlayan Aeneas Tacticus olduğu kabul ediliyor. Hindistan ve Mezopotamya da verilerini şifrelemeye çalıştı ancak ilk güvenilir güvenlik sistemleri Çin'de geliştirildi. Eski Mısırlı yazıcılar, metinlerine dikkat çekmek için sıklıkla karmaşık yazma teknikleri kullanıyorlardı. Çoğu zaman, bilgi şifrelemesi askeri amaçlar için kullanıldı: Sparta'nın MÖ 5. yüzyılda Atina'ya karşı kullandığı Scytale şifresi yaygın olarak biliniyor. e.

Kriptografi Orta Çağ'da aktif olarak gelişti ve çok sayıda diplomat ve tüccar şifrelemeyi kullandı. Orta Çağ'ın en ünlü şifrelerinden biri, filigranlı, henüz deşifre edilmemiş, zarif bir şekilde tasarlanmış bir el yazması olan Codex Copiale'dir. Rönesans, kriptografinin altın çağı oldu: Yedi gizli metin yöntemini tanımlayan Francis Bacon tarafından incelendi. Ayrıca günümüzde bilgisayar programlarında kullanılana benzer bir ikili şifreleme yöntemi de önerdi. Telgrafın ortaya çıkışının kriptografinin gelişimi üzerinde önemli bir etkisi oldu: veri iletimi gerçeği artık bir sır değildi ve bu da gönderenleri veri şifrelemeye odaklanmaya zorladı.

Birinci Dünya Savaşı sırasında kriptografi yerleşik bir savaş aracı haline geldi. Düşman mesajlarının çözülmesi çarpıcı sonuçlara yol açtı. Alman Büyükelçisi Arthur Zimmermann'ın telgrafının Amerikan istihbarat teşkilatları tarafından ele geçirilmesi, Amerika Birleşik Devletleri'nin Müttefiklerin yanında düşmanlığa girmesine yol açtı.

İkinci Dünya Savaşı, kriptografi yoluyla bilgisayar sistemlerinin geliştirilmesinde katalizör görevi gördü. Kullanılan şifreleme makineleri (Alman Enigma, İngiliz Turing Bombası) bilgi kontrolünün hayati önemini açıkça gösterdi. Savaş sonrası dönemde birçok hükümet kriptografinin kullanımına moratoryum uyguladı. Kriptografiye yeni bir matematik bilimi olarak yaklaşan Claude Shannon'un "Gizli Sistemlerdeki İletişim Teorisi" adlı kitabı gibi önemli çalışmalar yalnızca gizli raporlar biçiminde yayınlandı.

Hükümet tekeli ancak 1967'de David Kahn'ın The Code Breakers adlı kitabının yayınlanmasıyla çöktü. Kitap, kriptografi ve kriptanalizin tüm tarihini ayrıntılı olarak inceledi. Yayımlanmasından sonra kriptografiye ilişkin başka çalışmalar da açık basında yer almaya başladı. Aynı zamanda bilime modern bir yaklaşım oluşturuldu ve şifrelenmiş bilgilerin temel gereksinimleri açıkça tanımlandı: gizlilik, izlenemezlik ve bütünlük. Kriptografi birbiriyle etkileşim halinde olan iki bölüme ayrılmıştır: kriptosentez ve kriptanaliz. Yani kriptograflar bilgi güvenliğini sağlar ve kriptanalistler ise tam tersine sistemi hacklemenin yollarını arar.

Wehrmacht Enigma ("Enigma")

Üçüncü Reich'ın şifre makinesi. Enigma kullanılarak oluşturulan kod
Dünya Savaşı'nda kullanılan en güçlülerden biri olarak kabul edildi.

Turing Bombası

Alan Turing'in yönetimi altında geliştirilen bir kod çözücü. Kullanımı
Müttefiklerin görünüşte monolitik Enigma kodunu bölmesine izin verdi.

Kriptografiyi kullanmanın modern yöntemleri

Erişilebilir İnternet'in ortaya çıkışı kriptografiyi yeni bir seviyeye taşıdı. Kriptografik teknikler elektronik ticaret, telekomünikasyon ve diğer birçok ortamda bireyler tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır. İlki özellikle popülerlik kazandı ve yeni, devlet kontrolü olmayan bir para birimi olan Bitcoin'in ortaya çıkmasına yol açtı.

Pek çok meraklı, banka havalesinin elbette uygun olduğunu hemen fark etti, ancak silahlar veya "maddeler" gibi hoş gündelik şeyleri satın almak için uygun değil. Ayrıca ileri düzey paranoya vakaları için de uygun değildir çünkü alıcı ve gönderenin zorunlu kimlik doğrulamasını gerektirir.

Aşağıda tartışılan "şifrepunklardan" biri olan genç programcı Wei Dai tarafından analog bir hesaplama sistemi önerildi. Zaten 2009 yılında, Satoshi Nakamoto (birçok kişinin kutsal bir şekilde tam bir hacker grubu olduğunu düşünüyor) yeni bir ödeme sistemi türü olan BitCoin'i geliştirdi. Kripto para birimi böyle doğdu. İşlemleri banka veya başka bir finans kurumu gibi bir aracıya ihtiyaç duymaz ve takip edilemez. Ağ tamamen merkezi değildir, bitcoinler dondurulamaz veya ele geçirilemez ve tamamen hükümet kontrolünden korunur. Aynı zamanda Bitcoin, satıcının rızasına bağlı olarak herhangi bir malın ödemesinde kullanılabilir.

Yeni elektronik para, tüm BitCoin sistemini çalıştırmak için makinelerinin bilgi işlem gücünü sağlayan kullanıcıların kendileri tarafından üretiliyor. Bu tür faaliyetlere madencilik denir. Tek başına madencilik çok karlı değildir; özel sunucuları (havuzları) kullanmak çok daha kolaydır. Birkaç katılımcının kaynaklarını tek bir ağda birleştirirler ve elde edilen karı dağıtırlar.

Bitcoin alım ve satımı için en büyük platform Japon Mt. Dünyadaki işlemlerin %67’sinin gerçekleştirildiği Gox. Hırslı anonim kullanıcılar Rus BTC-E'yi tercih ediyor: buraya kaydolmak, kullanıcının kimliğinin belirlenmesini gerektirmez. Kripto para birimi oranı oldukça istikrarsız ve yalnızca dünyadaki arz ve talep dengesi tarafından belirleniyor. Yeni başlayanlara bir uyarı, kullanıcılardan birinin pizzaya harcadığı 10 bin birimin bir süre sonra nasıl 2,5 milyon dolara dönüştüğünün bilinen hikayesi.

“Geleneksel para biriminin temel sorunu güven gerektirmesidir. Merkez bankasının kendisine ve para birimine güven duyması gerekiyor ancak itibari paranın tarihi güvenin erozyona uğradığı örneklerle dolu. Güvenilir kriptografiye dayanan elektronik para biriminin ortaya çıkışıyla artık “dürüst amcaya” güvenmemize gerek kalmıyor, paramız güvenli bir şekilde saklanabiliyor ve kullanımı basit ve kullanışlı hale geliyor.”

Satoshi Nakamoto, bilgisayar korsanı

Terminoloji

Ana operatörler orijinal mesaj (düz metin, düz metin) ve onun değiştirilmesidir (şifreli metin, şifreli metin). Şifre çözme, şifreli metni düz metne dönüştürme işlemidir. Acemi bir kriptografçı için birkaç terimi daha hatırlamak önemlidir:

ALICE, EVE VE BOB (ALICE)

Oyun katılımcılarının belirli isimleri, kripto protokolünün tanımını matematiksel bir formüle indirgemeye yardımcı oluyor: Alice ve Bob. Mevcut kriptosistemde düşman Havva (kulak misafiri - kulak misafiri) olarak belirlenmiştir. Nadir durumlarda isim değişir, ancak düşman her zaman kadınsı kalır.

OTONOM ELEKTRONİK ÖDEME SİSTEMİ (OFF-LINE E-NAKİT SİSTEMİ)

Bu sayede alıcı ve satıcı, amir bankanın katılımı olmadan doğrudan çalışabilir. Bu sistemin dezavantajı satıcının yaptığı ek işlem olup, alınan parayı banka hesabına aktarmasıdır.

ANONİM (ANONİMLİK)

Bu kavram, eyleme katılanların gizlilik içinde çalışabilecekleri anlamına gelir. Anonimlik mutlak veya geri alınabilir olabilir (üçüncü bir tarafın, yani hakemin katılımını içeren sistemlerde). Hakem belirli koşullar altında herhangi bir oyuncuyu belirleyebilir.

DÜŞMAN

Davetsiz misafir. Protokolün gizlilik sınırlarını ihlal etmeyi amaçlıyor. Genel olarak, kripto protokolünü kullanan katılımcılar varsayılan olarak birbirlerini potansiyel rakipler olarak algılarlar.

DÜRÜST PARTİ

Gerekli bilgilere sahip olan ve sistemin protokolünü sıkı bir şekilde takip eden dürüst bir oyuncu.

GÜVEN MERKEZİ (YETKİLİ (GÜVENİLİR OTORİTE))

Sistemdeki tüm katılımcıların güvenini kazanan bir nevi hakem. Katılımcıların üzerinde anlaşılan protokole uymasını sağlamak için bir önlem olarak gereklidir.

BÜYÜK KARDEŞ

Evet, bu o. Big Brother'ın eylemleri, kripto protokolünün diğer katılımcıları tarafından kontrol edilmez veya izlenmez. Herkes bundan emin olsa bile Büyük Birader'in kötü oyununu kanıtlamak imkansızdır.

Anonimlik

Acemi gizlilik meraklıları, özel siteleri (web proxy'leri) kullanarak gizli kalırlar. Ayrı bir yazılım gerektirmezler ve kullanıcıyı karmaşık ayarlarla rahatsız etmezler. Kullanıcı istenen adresi tarayıcıya değil, anonimleştirici web sitesinin adres çubuğuna girer. Bilgileri işler ve kendi adına iletir. Aynı zamanda böyle bir sunucu, içinden geçen verileri kopyalamak için harika bir fırsat yakalar. Çoğu durumda olan budur: Bilgi asla gereksiz değildir.

İleri düzey anonim kişiler daha ciddi yöntemler kullanmayı tercih eder. Örneğin Tor (Soğan Yönlendiricisi). Bu hizmet, dallanma nedeniyle kontrol edilmesi neredeyse imkansız olan tam bir proxy sunucu zinciri kullanır. Çok katmanlı (argo - soğan) yönlendirme sistemi, Tor kullanıcılarına yüksek düzeyde veri güvenliği sağlar. Ayrıca Onion Router, içinden geçen trafiğin analizine müdahale eder.

Şifrepunk

Terim ilk kez ünlü hacker Jude Milhon tarafından anonimlik fikrine fazlasıyla meraklı programcılara atıfta bulunmak için kullanıldı. Cypherpunk'ın ana fikri, ağ üzerinde anonimliğin ve güvenliğin kullanıcıların kendileri tarafından sağlanmasıdır. Bu, çoğunlukla şifrepunk aktivistleri tarafından geliştirilen açık şifreleme sistemleri aracılığıyla başarılabilir. Hareketin üstü kapalı bir siyasi tonu var; katılımcıların çoğu kripto-anarşizme ve birçok özgürlükçü toplumsal fikre yakın. Cypherpunk'ın en ünlü temsilcisi, WikiLeaks'i tüm dünya güçlerinin beğenisine sunacak şekilde kuran Julian Assange'dir. Şifrepunkların resmi bir manifestosu var.

“Yeni büyük oyun kesinlikle petrol boru hatları için bir savaş değil… Yeni küresel hazine kontroldür
tüm kıtaları ve medeniyetleri birbirine bağlayan, milyarlarca insan ve kuruluşun iletişimini tek bir bütün halinde birleştiren devasa veri akışları üzerinden"

Julian Assange

Julian Assange

WikiLeaks, kendi portalında birçok hükümet yapısının zayıf yönlerini herkese açık bir şekilde gösterdi. Yolsuzluk, savaş suçları, çok gizli sırlar; genel olarak aktif bir özgürlükçünün eline geçebilecek her şey kamuoyunun bilgisi haline geldi. Ayrıca Assange, "Reddedilebilir şifreleme" adı verilen cehennemi bir şifreleme sisteminin de yaratıcısıdır. Bu, şifrelenmiş bilgilerin varlığının makul bir şekilde reddedilmesine izin veren bir düzenleme yöntemidir.

Bram Cohen

Amerikalı programcı, aslen güneşli Kaliforniya'dan. Bugün hala başarıyla kullanılan BitTorrent protokolünü icat ederek tüm dünyayı sevindirdi.

Bilginin gizliliğini sağlama ihtiyacı eski çağlardan beri ortaya çıkmıştır. Birçok yönden, eski zamanlarda gizli bilgilerin aktarılmasına yönelik bir araç rolü rahiplerin dili tarafından oynanıyordu. Kutsal bilgi bu dilde yazılmıştı; ona yalnızca çok az sayıda insan ulaşabiliyordu.

Çoğu bilim insanı kriptografinin ortaya çıkışını yazının ortaya çıkışıyla ilişkilendirir. En eski devletlerde kullanılan çivi yazısı, resimli ve hiyeroglif yazı son derece karmaşıktı ve uzun bir eğitim gerektiriyordu; okuryazar insanların çevresi çok sınırlıydı. Bu, gizli bilgilerin iletilmesi için yazılı bir kaydın kullanılmasını mümkün kıldı.

Hayatta kalan bazı kil tabletler, eskilerin, bir kil tablet üzerine yazılan ve pişirilerek sabitlenen orijinal mektubun, üzerine gizli bilgi içermeyen bir mesajın yazıldığı ikinci bir kil tabakasıyla kaplandığı bir teknik bildiklerini gösteriyor. Benzer bir teknik, Mısır hükümdarı Ptolemy Philadelphus'un talimatı üzerine duvara kendi adının yazılı olduğu bir tablet yerleştiren, ancak bunu mermere benzeyecek şekilde boyanmış alçıdan yapan İskenderiye deniz fenerinin inşaatçısı Sostratus tarafından da kullanıldı. Yıllar sonra bir sıva tabakası ufalandı ve dünya harikalarından biri olan yazarın taşa oyulmuş gerçek adı ortaya çıktı. Mektup gönderirken de benzer bir teknik kullanıldı: Kölenin saçları kel tıraşlandı, başına bir mesaj yazıldı ve saçlar tekrar uzadığında muhatabına önemsiz bir mesajla gönderildi.

Bu nedenle, antik dünyada insanlar bugün hala kullanılan iki ana tekniği kullanıyordu:

gizli bir mesajın iletildiği (var olduğu) gerçeğinin gizlenmesi – steganografi;

mesaj şifreleme - kriptografi.

İlk şifreler

Çoğu araştırmacı, kriptografinin ortaya çıkışını, resimli ve hiyeroglif yazıdan çok daha basit ve daha fazla insan için erişilebilir olan fonetik yazının ortaya çıkışıyla ilişkilendirmektedir.

Günümüze ulaşan en eski şifreli mesaj, Mısırlı bir ileri gelenin, katibi tarafından MÖ 1900 civarında Menet Khufu şehrinde bir mezarın duvarlarına kaydedilen yaşam öyküsüdür. Yazarın kullandığı sistem, bireysel hiyerogliflerin stilini değiştirmeye dayanıyordu. Aslında kelimenin tam anlamıyla gizli bir yazı değildi. Mısır inanışına göre mezar üzerindeki yazıları okuyan kişi, kişinin ahiret hayatına katkıda bulunur. Aslında daha çok vakit isteyen, düşündüren, gizli anlamı ortaya çıkarma isteğine hitap eden bir bulmacaydı.

Asya ülkelerinde kriptografi

Asya ülkelerinde kullanılan şifreleme yöntemlerine ilişkin bilgilere literatürümüzde pek rastlanmamaktadır.

Çok gelişmiş eski bir uygarlığa sahip bir ülke olan Hindistan'da, insanlar çok eski zamanlardan beri çeşitli türlerde gizli yazı kullanmışlardır. MÖ 300 civarında yazılmış, yönetim sanatı üzerine eski bir Hint incelemesinde. e., güvenlik hizmetlerinin ve diplomasinin resmi yazışmalarında gizli yazının kullanılmasından bahsediyor. Ayrıca hem özel kişilerin gizli bilgilerinin hem de diğer devletlerin sırlarının elde edilmesi için başkalarının şifreli mektuplarının açılması gerektiğinden bahsediliyor.

giriiş

"Vatandaşlar!" - heyecanlı bir sesle başladı ama konuşması gizli olduğundan kimsenin duymaması oldukça doğaldı.
M. Saltykov – Shchedrin
İnsan uygarlığının tarihi aynı zamanda güvenli bilgi aktarım sistemlerinin yaratılma tarihi haline gelmiştir. Şifreleme sanatı ve bilginin gizli aktarımı neredeyse tüm eyaletlerin doğasında vardı.
Geçmişte kriptografi yalnızca askeri amaçlarla kullanılıyordu. Ancak artık bilgi toplumunun ortaya çıkmasıyla birlikte kriptografi, güveni, yetkilendirmeyi, elektronik ödemeleri, kurumsal güvenliği ve daha sayısız önemli şeyi sağlayan temel araçlardan biri haline geliyor.
Aşağıdaki güvenlik sorunlarını çözmek için kriptografik yöntemler kullanılabilir:
- iletilen ve saklanan verilerin gizliliği
- kimlik doğrulama
- saklanan ve iletilen verilerin bütünlüğü
- belgelerin doğruluğunun sağlanması.
Kriptografinin sahip olduğu bilgileri dönüştürmek için kullanılan birkaç temel yöntem vardır:
- şifreleme (simetrik ve asimetrik)
- elektronik dijital imzanın oluşturulması
- bir dizi sözde rasgele sayının üretilmesi
Bilginin dışarıdan biri tarafından okunamayacak şekilde dönüştürülerek korunması sorunu, eski çağlardan beri insan aklını endişelendirmiştir.
Kriptografinin tarihi, insan dilinin tarihiyle yaşıttır. Dahası, eski toplumlarda yalnızca seçilmiş birkaç kişi bu sisteme sahip olduğundan, yazının kendisi başlangıçta bir tür kriptografik sistemdi. Eski Mısır ve eski Hindistan'ın kutsal kitapları bunun örnekleridir.
Kriptografinin tarihi 4 aşamaya ayrılabilir.
1. Saf kriptografi
2. Resmi kriptografi
3. Bilimsel kriptografi
4. Bilgisayar kriptografisi
Naif kriptografi (16. yüzyılın başına kadar), şifrelenmiş metinlerin içeriği konusunda düşmanın kafasını karıştıracak her türlü yöntemin kullanılmasıyla karakterize edildi.
Resmi kriptografi aşaması (15. yüzyılın sonları - 20. yüzyılın başları), manuel kriptanalize nispeten dirençli olan resmileştirilmiş şifrelerin ortaya çıkışıyla ilişkilidir. Bu şifre, orijinal metnin harflerinin bir anahtarla sırayla “eklenmesinden” oluşur.
30'lu yılların başında, kriptolojinin bilimsel temeli olan matematik dalları nihayet oluşturuldu: olasılık teorisi ve matematiksel istatistik, genel cebir, sayılar teorisi, algoritma teorisi, bilgi teorisi ve sibernetik aktif olarak gelişmeye başladı. Claude Shannon'un kriptografik bilgi korumasının teorik ilkelerini formüle eden "Gizli Sistemlerde İletişim Teorisi" adlı çalışması bir tür dönüm noktasıydı. Shannon "saçılma" ve "karıştırma" kavramlarını tanıttı ve keyfi olarak kararlı kriptosistemler yaratma olasılığını kanıtladı.
Bilgisayar kriptografisi (20. yüzyılın 70'li yıllarından beri), görünümünü kripto sistemlerin uygulanması için yeterli performansa sahip bilgi işlem araçlarına borçludur.

70'lerde, Amerikan DES şifreleme standardı geliştirildi ve 1978'de kabul edildi, yazarı Horst Feistel, diğer, daha güvenli simetrik şifreleme sistemlerinin oluşturulduğu blok şifreleme modelini tanımladı.
70'lerin ortasında, modern kriptografide bir atılım yaşandı - taraflar arasında gizli bir anahtarın transferini gerektirmeyen asimetrik kriptosistemlerin ortaya çıkışı.
80-90'larda kriptografinin tamamen yeni alanları ortaya çıktı: olasılığa dayalı şifreleme, kuantum kriptografi ve diğerleri. Ayrıca bu yıllarda Feistel olmayan şifreler (SAFER, RC6) geliştirildi ve 2000 yılında açık bir uluslararası yarışmanın ardından yeni bir ABD ulusal şifreleme standardı olan AES kabul edildi.

Kriptografinin gelişim tarihi
Kriptografinin tarihi bir milenyumdan daha eskiye dayanmaktadır. Zaten eski uygarlıkların (Hindistan, Mısır, Çin, Mezopotamya) tarihi belgelerinde şifreli mektup oluşturma sistemleri ve yöntemleri hakkında bilgi var. İlk şifreleme sistemleri, MÖ 4. binyılda yazıyla eş zamanlı olarak ortaya çıktı.
Eski Hint el yazmaları, bazıları kriptografik olarak kabul edilebilecek olanlar da dahil olmak üzere altmıştan fazla yazma yöntemi içerir. Ünlüleri ünsüzlerle değiştirme sisteminin bir açıklaması vardır ve bunun tersi de geçerlidir.
Kriptografinin gelişimi, çok sayıda hiyeroglifin kullanımına dayanan ideografik yazıdan fonetik yazıya geçişle kolaylaştırıldı. Yazının basitleştirilmesi kriptografinin gelişimini teşvik etti.
5.-6. yüzyıllarda Sparta'da. M.Ö. İlk şifreleme cihazlarından biri kullanıldı - Sital. Sparta zamanlarından kalma bir diğer şifreleme cihazı da Aeneas tabletiydi.
J. Caesar'ın zamanından 15. yüzyıla kadar şifreleme birçok değişikliğe uğramıştır ancak bu dönemde kullanılan şifreleme yöntemleri ve sistemleri hakkında çok az şey biliyoruz.
Rönesans döneminde İtalyan şehir devletlerinde kriptografi aktif olarak gelişti. Çoğu zaman bilim adamları, sapkın olarak damgalanmamak ve Engizisyon tarafından zulme uğramamak için bilimsel hipotezleri şifreliyorlardı.
Kriptografide bilimsel yöntemler ilk olarak Arap ülkelerinde ortaya çıktı. Şifre kelimesinin kendisi Arapça kökenlidir. Özellikle bazı şifrelerin tanımına ayrılan ilk kitap 855'te yayınlandı ve adı "İnsanın Antik Yazının Gizemlerini Çözmeye Yönelik Büyük Çabasının Kitabı" idi.
14. yüzyılda, Papa'nın gizli ofisinin bir çalışanı olan Cicco Simonetti tarafından yazılan, gizli yazı sistemleri hakkında bir kitap ortaya çıktı. Bu kitap, çeşitli sembol ifadelerinin sesli harflere karşılık geldiği ikame şifreleri sağlar.
1466'da şifreler üzerine bir çalışma yazan Leon Alberti'nin çalışması sayesinde kriptografide önemli bir ilerleme kaydedildi. Bu çalışmada şifreleme diski kullanımına dayalı bir şifre önerilmiştir.
Çoklu alfabeli şifreler, 1518 yılında yayınlanan “Polygraphy” adlı kriptografi üzerine ilk basılı kitapta geliştirildi. Kitabın yazarı o zamanın en ünlü bilim adamlarından biri olan Abbot Johannes Trithemius'du. Bu kitapta kare tablo kriptografide ilk kez karşımıza çıkıyor.
1553 yılında Giovanni Battista Belaso, çoklu alfabetik bir şifre için alfabetik, hatırlaması kolay bir anahtar kullanmayı önerdi ve buna şifre adını verdi. Şifre bir kelime veya kelime öbeği olabilir.
O dönemde, basit bir ikame ile kodu birleştiren ve nomenklatör adı verilen şifreler Avrupa'da yaygınlaştı. En basit isimlendiricilerde kod, iki harfli kodlara sahip birkaç düzine kelime veya kelime öbeğinden oluşuyordu. Zamanla, isimlendiricilerdeki değiştirilebilir kelimelerin listesi iki veya üç bin eşdeğer hece ve kelimeye çıktı.
Bu arada, Rus kriptografisi hakkında birkaç söz. Zaten 14. yüzyıldan kalma. Novgorod'da bir gizli yazma tekniği vardı. Çoğunlukla basit ikame şifreleri kullanıldı. Peter I'in, aynı zamanda kriptograf olarak da bilinen ünlü Gottfried Wilhelm Leibniz'i Rusya'da eğitim ve hükümetin geliştirilmesine yönelik projeler geliştirmeye dahil etmesi sayesinde, St. Petersburg'da görevleri geliştirme ve kullanmak olan bir dijital oda ortaya çıktı. şifreleme sistemleri.
Galileo Galilei'nin yaşamı boyunca, herhangi bir keşifte öncelik hakkını benzersiz bir şekilde güvence altına alma geleneği vardı. Daha fazla onaylanması gereken bir keşfe saldıran bilim adamı, başkalarının onun önüne geçemeyeceğinden korktuğu için bir anagramın (harflerin yeniden düzenlenmesi) yardımına başvurdu; keşfinin özünü, gerçek anlamını yalnızca kendisinin bildiği bir anagram biçiminde kısaca açıkladı. Nihayet ilk tahminin doğruluğuna ikna olduğunda anagramın sırrını ortaya çıkardı.
19. yüzyıl kriptografiye birçok yeni fikir getirdi. 19. yüzyılın ortalarında buluş. telgraf ve diğer teknik iletişim türleri, kriptografinin gelişimine yeni bir ivme kazandırdı. Bilgi, güncel ve güncel olmayan parseller şeklinde iletildi, yani ikili biçimde sunuldu. Dolayısıyla kodların yardımıyla çözülen bilginin “rasyonel” sunumu sorunu ortaya çıktı. Kodlar, uzun bir kelimenin veya bir cümlenin tamamının iki veya üç karakterle aktarılmasını mümkün kıldı. Mesaj iletiminde kaçınılmaz hatalar nedeniyle yüksek hızlı şifreleme yöntemlerine ve gerekli düzeltme kodlarına ihtiyaç duyulmaktadır.
1817'de Amerikalı Decius Wadsworth, kriptografiye yeni bir ilke getiren bir şifreleme cihazı tasarladı.
O zamanın bir diğer ünlü kriptografı Hollandalı Kerkhoff'lardı. 47 yaşında "Askeri Kriptografi" kitabını yazdı. Şifreler için, ikisi şifreleme gücüyle ve geri kalanı performansla ilgili olan 6 özel gereksinimi ortaya koyuyor. Bunlardan biri “Kerkhoff kuralı” olarak tanındı. Bu kuralın özü, şifrenin güvenilirliğinin yalnızca anahtarın gizliliğiyle belirlenmesidir.
XX yüzyıl iki dünya savaşıyla “ünlendi”. Bu savaşlar insan toplumunda meydana gelen tüm süreçlere damgasını vurdu. Kriptografinin gelişimini etkilemekten başka bir şey yapamadılar.
Birinci Dünya Savaşı sırasında, başta çeşitli komplikasyonları olan permütasyon şifreleri olmak üzere el şifreleri yaygın olarak kullanıldı. Bunlar, orijinal alfabenin yeniden kodlanmasıyla karmaşık hale getirilen dikey permütasyonların yanı sıra çift dikey permütasyonlardı.
Birinci Dünya Savaşı, kriptografi tarihinde bir dönüm noktasıydı: Savaştan önce kriptografi oldukça dar bir alan iken, savaştan sonra geniş bir faaliyet alanı haline geldi. Bunun nedeni şifreli yazışmaların hacmindeki olağanüstü büyümeydi. Kriptanaliz zekanın önemli bir unsuru haline geldi.
Kriptografinin bu alanının ilerleyişi aynı zamanda kriptanalizdeki değişikliklerle de karakterize edildi.
Kullanılan şifrelerin doğası, yazışmaların titiz bir analizini, başarılı kriptanalize yardımcı olacak durumların araştırılmasını ve bunları açmak için ilgili durum bilgisini gerektiriyordu. Bu dönemde daha sonra ünlü olacak bazı kriptografların yetenekleri ortaya çıktı. Bunların arasında Savaş Bakanlığını bir şifreleme hizmeti yaratma ihtiyacı konusunda ikna eden G. O. Yardley de vardı. Daha sonra Savaş Dairesi Kriptografik Bölümü (MI-8) Şefi olarak atandı. Amerikan ordusuna kriptanalist yetiştirmek amacıyla departman bünyesinde bir eğitim departmanı oluşturuldu. 1919'da bölüm ortak finansmanla "kara ofise" dönüştürüldü. “Kara ofisin” ana görevlerinden biri Japon kodlarını ortaya çıkarmaktı. 1917'den 1929'a kadar olan dönemde, "kara ofis" uzmanları, çeşitli ülkelerden 45 binden fazla kriptogramı deşifre etmeyi başardılar.
Kriptografideki önemli başarı başka bir şeyle ilişkilidir
Amerikalı - G. Vernam. 1917 yılında bir telgraf şirketinin çalışanı iken otomatik telgraf fikrini ortaya attı.
telgraf mesajlarının şifrelenmesi. Bu, sunulan alfabenin işaretleri üzerine bir tür ölçek dayatılmasıyla ilgiliydi.
Baudot teletip koduna göre beş haneli "darbe kombinasyonları" ile. Vernam şifresinin birçok avantajı olmasına rağmen yaygın olarak kullanılmadı.
1921'de Hebern, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ilk şifreleme makinesi şirketini kurdu ve şirket, on yıl sonra mali zorluklar nedeniyle utanç verici bir sonla karşılaştı. Şifreleme makinelerinin en ünlüsü Enigma'ydı. 1923 yılında Enigma, Uluslararası Posta Birliği Kongresi'nde sergilendi.
20. yüzyılın ilk yarısının kriptografisindeki dikkate değer isimler arasında. W. Friedman, kriptanalizde ciddi teorik sonuçlar elde etmiş ve Japonya ve Almanya'nın askeri şifrelerini kırmadaki ustalığı sayesinde ünlü olmuş olarak öne çıkıyor.
1915'te W. Friedman, D. Fabian tarafından Riverbank malikanesinde genetik uzmanı olarak işe alındı. Kısa sürede kriptografiye ilgi duymaya başladı ve bu alanda kendini gösterdi.
Bir süre sonra W. Friedman, Riverbank laboratuvarlarında genetik ve şifreler olmak üzere iki bölüme başkanlık etti.
Modern kriptografi açısından en ilgi çekici olanı, W. Friedman'ın “Uzun bağlantılı gama ile şifreleri kırma yöntemleri” ve “Tesadüf indeksi ve kriptografideki uygulamaları” dersleridir; bu çalışmalar teorik kriptografiye ciddi bir katkıdır. 1929'da "Kodlar ve Şifreler Üzerine" adlı makalesiyle dünyanın önde gelen kriptograflarından biri olarak tanındı.
Kriptografide matematiksel yöntemlerin uygulanmasında olağanüstü sonuçlar Claude Shannon'a aittir. 1940 yılında matematik alanında doktora derecesi aldı, Princeton Extension Institute'da bir yıl eğitim gördü ve ardından Bell Telephone şirketinin laboratuvarında görev yapmak üzere işe alındı.
1944'te K. Shannon, gizli iletişim teorisinin gelişimini tamamladı. 1945'te "Matematiksel Kriptografi Teorisi" adlı gizli bir rapor hazırladı ve bu rapor 1949'da gizliliği kaldırılıp yayınlandı.
K. Shannon tarafından geliştirilen teorik ve pratik gizlilik kavramları, şifrelerin kriptografik niteliklerini ölçmeyi ve ideal veya mükemmel şifreler oluşturmaya çalışmayı mümkün kılar. Açık mesajların dili de modellenmiştir.
K. Shannon teorik kriptografideki temel sorunları çözmeyi başardı. Çalışmaları bilgi teorisi ve kriptografi alanındaki bilimsel araştırmaların hızla büyümesini teşvik etti.
20. yüzyılın kriptografi tarihinde bir sonraki sayfa. 1930'larda geliştirilen ve İkinci Dünya Savaşı sırasında yaygın olarak kullanılan telefon şifreleyicilere adanmıştır. Rusya'da, V.A.'nın liderliğinde bir telefon kodlayıcının geliştirilmesi gerçekleştirildi.
Dijital sinyal işleme teorisinin temelini oluşturan ünlü örnekleme teoreminden (veya örnekleme teoreminden) sorumludur.
Raporlara göre, telefon karıştırıcı fikri, Bell'in telefonu icat etmesinden beş yıl sonra, 1881'de D.H. Rogers tarafından patentlendi.
Fikir, bir telefon mesajını birkaç devre üzerinden, değişen darbelerle, hızla değişen bir sırayla iletmekti.
Hepsine aynı anda bağlanma olasılığını ortadan kaldırmak için bu tür hatların birbirinden oldukça uzak mesafelere yerleştirilmesi önerildi. Daha sonraki gelişmelerde konuşmanın çeşitli dönüşümleri önerildi. Konuşma sesleri telefon tarafından sürekli bir elektrik sinyaline dönüştürülür ve bu sinyal, uygun cihazlar kullanılarak, elektrik yasalarına göre bir kodlayıcı tarafından değiştirilir. Olası değişiklikler şunları içerir: frekans aralığının ters çevrilmesi, kaydırılması veya bölünmesi, gürültü maskeleme, sinyal parçalarının geçici olarak yeniden düzenlenmesi ve ayrıca bu dönüşümlerin çeşitli kombinasyonları. Doğal olarak bu dönüşümlerin her biri göndericinin ve alıcının sahip olduğu bir anahtarın kontrolünde gerçekleştirilir.
ABD'de A3 adı verilen ilk telefon şifreleyici 1937'de devreye alındı. İkinci Dünya Savaşı'nın başladığı haberini Başkan Roosevelt'e ileten oydu. A3, 5 frekans alt bandının ters çevrilmesini ve yeniden düzenlenmesini gerçekleştirdi. 3.840 olası kombinasyondan yalnızca 6'sı kullanıldı ve her 20 saniyede 36 kez değiştirildi.
Kullanılan kriptografinin zayıflığı, iletim frekanslarındaki düzenli değişikliklerle telafi edildi.
Şu anda analog telefon yerini dijital telefona bırakıyor. Böylece analog sinyallerin kriptografik dönüşümleriyle ilgili birçok teknik sorun gereksiz hale gelir.
20. yüzyılın ikinci yarısında, bilgisayar teknolojisinin temel temellerinin gelişmesinin ardından, geliştirilmesi cebir, olasılık teorisi ve matematiksel istatistik başta olmak üzere uygulamalı ve temel matematiğin birçok alanında ciddi teorik araştırmalar gerektiren elektronik şifreleyiciler ortaya çıktı. Bugün, şifreleme araçlarının ezici payını elektronik şifreleyiciler oluşturuyor. Şifreleme güvenilirliği ve hızı konusunda giderek artan gereksinimleri karşılıyorlar.

Bilgisayar teknolojisinin gelişmesindeki ilerleme, birçok alanda giderek geleneksel donanımın yerini alan kriptografik algoritmaların yazılım uygulamalarını mümkün kılmıştır.
Yetmişli yıllarda kriptografinin daha da gelişmesini ciddi şekilde etkileyen iki olay meydana geldi. İlk olarak, kriptografide Kerkhoff ilkesini "yasallaştıran" ilk Veri Şifreleme Standardı (DES) kabul edildi. İkinci olarak, Amerikalı matematikçiler W. Diffie ve M. Hellman'ın çalışmalarından sonra “yeni kriptografi” doğdu - açık anahtarlı kriptografi. Kriptografi yalnızca askeri, diplomatik ve hükümet alanlarında değil aynı zamanda ticari, bankacılık ve diğer alanlarda da yaygın bir talep görmeye başladı.
Diffie ve Hellman'ın fikrinin ardından RSA ortak anahtar şifreleme sistemi ortaya çıktı. Böyle bir sistem 1978'de Rivest, Shamir ve Adleman tarafından önerildi. Diffie ve Hellman, açık şifreleme fikrinin yanı sıra, kriptografik anahtarların dağıtımı sırasında güvenli bir iletişim kanalı ihtiyacını ortadan kaldıran açık anahtar dağıtımı fikrini de önerdiler.

Çözüm
Yirminci yüzyılın ortalarında ilk elektronik bilgisayarların ortaya çıkışı, şifreleme alanındaki durumu kökten değiştirdi. Bilgisayarların yaşamın çeşitli alanlarına girmesiyle birlikte temelde yeni bir endüstri ortaya çıktı: bilgi endüstrisi.
Gerekli düzeyde bilgi korumasının sağlanması sorununun çok karmaşık olduğu ortaya çıktı; çözümü yalnızca belirli bir dizi bilimsel, bilimsel-teknik ve organizasyonel önlemin uygulanmasını ve belirli araç ve yöntemlerin kullanılmasını değil, aynı zamanda yaratılmasını da gerektiriyordu. Bütünleşik bir kurumsal önlemler sisteminin oluşturulması ve bilgilerin korunmasına yönelik özel araç ve yöntemlerin kullanılması.
Toplumda dolaşan bilgi hacmi giderek artıyor. Yeni bir bin yılın eşiğinde insanlık
vesaire.................

Evrim sürecinde insan kendini soğuktan, açlıktan, vahşi hayvanlardan ve hava koşullarının değişkenliklerinden korumayı öğrendi. Gelişiminin bir aşamasında güvenilir ve doğru seçilmiş bilginin zamanında alınmasının önemini fark etti. Ve sonunda bu bilgiyi korumanın gerekliliğini fark ettim.

Rekabet koşullarında (askeri, bilimsel veya ticari - fark etmez), bilgi iki biçimde mevcuttur: "benim için ve düşmanım için." Ve kazanmak veya en azından hayatta kalmak için, ilk formu maksimuma, ikinciyi minimuma getirmeniz tavsiye edilir. Bilgilerimizi koruyarak mevcut bilgi stokumuzu gizli tutmaya çalışırız, başkasının bilgisini kaldırarak da bu stoku rakiplerimizin zararına artırmaya çalışırız.

Bilgi güvenliğinin tarihi, büyük ihtimalle insanların yazışma yoluyla iletişim kurmayı öğrenmeye başladıkları dönemde başlıyor. Doğal olarak gizliliğini sağlamanın yollarına ihtiyaçları vardı. Antik çağlardaki gizli yazılarla ilgili kesin tarihler veya güvenilir veriler veren kimse yok.

Örneğin Antik Yunan'da bir kölenin kafasını tıraş ettikleri, başına yazı yazdıkları, saçlarının yeniden çıkmasını bekledikleri ve ardından onu bir iş için muhatabına gönderdikleri biliniyor. Söylemeye gerek yok, zaman böyleydi; uzun mesafeler, düşük hızlar, artı veya eksi iki ayın önemi yoktu.

Şiir uzmanları, o dönemde oldukça yaygın olarak kullanılan gizli yazma yönteminin, gizli mesajın şiirsel dizelerin ilk harflerinden oluştuğu akrostiş şiir gibi çok iyi farkındadırlar.

Gizli bir mesaj oluşturmak için özel teknik araçlar kullanabilirsiniz (yüksek derecede yönlendirilmiş bir ışına sahip bir radyo kanalı aracılığıyla uzayda belirli bir noktaya iletmek, bilgiyi son derece sıkıştırıp anlık bir dürtüyle iletmek, yalnızca sonra görünen renksiz mürekkeple yazmak). bazı fiziksel veya kimyasal etkiler). Hangimiz devrimcilerin kraliyet zindanlarında sütle mektup yazdığını okumadık?…

Yukarıdaki ve benzeri bilgileri koruma yöntemlerinin tümü, bilginin kendisinin değişmeden kaldığı steganografik veya sempatik olarak sınıflandırılır, onu görünmez kılmaya çalışır ve böylece iletim gerçeğini gizler.

Steganografi (Yunanca'dan στεγανός - gizli + γράφω - yazıyorum; kelimenin tam anlamıyla "gizli yazı") bilginin aktarım gerçeğini gizli tutarak gizli aktarım bilimidir.

Sempatik (görünmez) mürekkep, yazısı başlangıçta görünmez olan ve ancak belirli koşullar altında (ısı, aydınlatma, kimyasal geliştirici vb.) görünür hale gelen mürekkeptir.

Bu yöntemler teknolojik ilerlemenin ilerlemesiyle birlikte gelişti ve daha karmaşık hale geldi. Bu yöntemlerin gelişiminin zirvesi, muhtemelen İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra ortaya çıkan, mikro noktalar olarak adlandırılan minyatür altı fotoğraflar oluşturma teknolojisi olarak düşünülebilir. Basılı metnin bir noktası büyüklüğündeki böyle bir mikro nokta yüzlerce belge içerebilir ve onu bir kitapta, dergide veya gazetede bulmak samanlıkta iğne bulmaktan çok daha kolay değildi. Ultra büyük entegrasyonun modern mikro devreleri, elektron mikroskobu olmadan okunması imkansız olacak kadar küçük metinler yazmayı mümkün kılar. Bilgisayarların yaygın kullanımı, diğer bilgi gizleme yöntemlerinin kullanılmasını mümkün kılmaktadır. Örneğin, disklerin "standart dışı" biçimlendirilmesi, teknik parçalara kayıt yapılması, bilgilerin büyük miktarda veriye karıştırılması vb.

Ancak sempatik yöntemlerin açık bir dezavantajı, onların yardımıyla oluşturulan mesajların gizliliğinin ancak teknolojik gelişmenin bu aşamasında sağlanmasıdır. Anlaşılır metin oluşturmanın herhangi bir yolu yakında yok edilecek. Güvenlik garantisi olmadan gizlilik nedir?

İlginç bir şekilde, eski zamanlarda gizli yazı, hem erkeklerin hem de kadınların ustalaşması gereken 64 sanattan biri olarak kabul ediliyordu. Şifreli yazma yöntemlerine ilişkin bilgiler, Hindistan, Mısır ve Mezopotamya'nın eski uygarlıklarına ait belgelerde zaten bulunabilir. En basitlerinden biri hiyeroglif yazıdır; karakterleri sırayla değil, bazı kurallara göre rastgele yazmaktır.

Teknik şifreleme araçlarının tarihsel olarak güvenilir ilk kullanımı eski Yunanlılara atfedilir ve geçmişi yaklaşık olarak MÖ 5.-6. yüzyıllara kadar uzanır. Böyle bir teknik araç, "scital" (scital) adı verilen özel bir çubuktu. Dar bir kağıt şeridine sarılmıştı ve çubuğun üzerine bir mesaj yazılmıştı. Daha sonra şerit çıkarıldı ve alıcıya gönderildi. Burada şifreleme anahtarı görevi gören bloğun kalınlığını bilmeden mesajı okumanın imkansız olduğu varsayıldı.

Ayrıca Aeneas, "Müstahkem Yerlerin Savunması Üzerine" adlı çalışmasında sözde "kitap şifresini" ve metindeki harfleri özel bir tabloya göre yeniden düzenleme yöntemini anlatıyor.

Ayrıca, her harfin bir çift sayı ile değiştirildiği "Polybius karesi" adı verilen iyi bilinen bir şifreleme sistemi de vardır - koordinatları, alfabenin harflerinin önceden belirlenmiş bir sırayla yazıldığı 5x5 kare içindedir.

O zaman bile şifreli yazışmalar yalnızca generaller tarafından değil aynı zamanda kilise ve bilim adamları tarafından da kullanılıyordu. Rahipler kahinlerin metinlerini, bilim adamları da keşiflerini şifrelediler. Örneğin Eduard Schure'un "Büyük İnisiyeler" adlı kitabında "Platon, öğretilerini gizli işaretler ve çeşitli semboller dışında hiçbir zaman yazmayan Pisagor'un el yazmalarından birini büyük zorluklarla ve büyük bir bedel karşılığında elde etti" şeklinde bir ifade vardır.

Sezar şifresinin klasik örneği, kriptografiyle ilgili tüm ders kitaplarında anlatılmıştır: habercilere güvenmeyen Julius Caesar, daha sonra adı verilecek bir yöntemi kullanarak gönderilerini şifreledi. doğrudan ikame şifresi. Mektuplarında her A'yı D, her B'yi E vb. ile değiştirdi. Ve mesajı ancak "3'e kaydırma" kuralını bilen biri tarafından deşifre edilebilirdi.

Kısacası çağımızın başlangıcında insanlar kriptografi hakkında oldukça fazla şey biliyor ve onu oldukça yaygın bir şekilde kullanıyorlardı. Sonraki 19 yüzyıl, güvenilirliği büyük ölçüde yanıltıcı olan ve esas olarak onları kullananların ne kadar güvendiklerine bağlı olan, az çok ustaca şifreleme yöntemlerinin icat edilmesiyle geçti.

Rönesans'tan önce kullanılan şifreler hakkında oldukça az bilgi bulunabilir. Düz metindeki harflerin özel karakterlerle değiştirildiği bir dizi işaret şifresi bilinmektedir (Conan Doyle'un "dans eden adamlar"ını hatırlıyor musunuz?). Bu, MS 9. yüzyılda kullanılan Charlemagne şifresidir.

Arap devletlerinin en parlak dönemi (MS 8. yüzyıl) gerçekten kriptografi alanında büyük keşiflerin yaşandığı bir dönemdir. "Rakam" kelimesi gibi "şifre" kelimesinin de Arapça kökleri olması boşuna değildir. 855'te ortaya çıkan Arapça “İnsanın Antik Yazının Gizemlerini Çözme Çabaları Kitabı”, birkaç klasik şifre alfabesi de dahil olmak üzere çeşitli bilgi güvenliği sistemlerini açıklamaktadır. "Daudi" (adını İsrail kralı Davut'tan almıştır) adı verilen böyle bir şifre alfabesi, kara büyüyle ilgili incelemeleri şifrelemek için kullanıldı. İbrani alfabesinin değiştirilmiş harflerinden oluşuyordu.

Kriptografi ile ilgili aşağıdaki bilgiler Arap dünyası için de geçerlidir. 1412'de, yazışmaları sınıflandırma yöntemleri hakkında da bilgi içeren 14 ciltlik "Tüm Bilimler Ansiklopedisi" olan Shehab Kalkashandi'nin çalışması ortaya çıktı. "Mektuplardaki gizli mesajların gizlenmesi hakkında" genel başlığı altındaki bölüm iki bölümden oluşuyordu: Biri sembolik eylemler, imalar ve alegorilerle ilgiliydi, ikincisi sempatik mürekkep ve kriptolojiyi anlatıyordu.

Bu sadece permütasyon şifrelerinin ve ikame şifrelerinin ayrıntılı olarak tartışıldığı ilk sefer değildi, aynı zamanda düz metin harflerinin birden fazla ikamesini kullanan bir şifreden de bahsediliyordu. Ancak kitabın bilinen özelliği bu değil. Geriye kalan her şey, orijinal ve şifreli metindeki karakterlerin görülme sıklığına dayanan kriptanalizin ilk tanımının gölgesinde kaldı. Yazar, Arap alfabesindeki harflerin bir listesini bile veriyor ve bunların Kur'an metinlerinde geçme sıklığını gösteriyor. O zaman bile mesajın frekans analizi, basit ikame şifrelerinin oldukça kolay bir şekilde ortaya çıkarılmasını mümkün kıldı.

Kriptoloji, şifreleme ve şifre çözme yöntemleriyle ilgilenen bir bilimdir. Kriptoloji iki bölümden oluşur; kriptografi ve kriptanaliz.

Kriptografi, bilginin gizliliğini (bilginin yabancılar tarafından okunmasının imkansızlığı) ve orijinalliğini (yazarlığın bütünlüğü ve gerçekliğinin yanı sıra yazarlığın reddedilmesinin imkansızlığı) sağlamaya yönelik yöntemlerin bilimidir.

Başlangıçta, kriptografi, bilgiyi şifreleme yöntemlerini inceledi - gizli bir algoritmaya ve/veya anahtara dayalı düz (orijinal) metnin şifreli metne (şifreli metin) tersine çevrilebilir dönüşümü.

KRİPTOGRAFİK BİLGİLERİN KORUNMASI

GİRİİŞ

Uzun yıllar boyunca kriptografi yalnızca askeri amaçlara hizmet etti. Günümüzde sıradan kullanıcılar, bilgisayar şifreleme yöntemlerini kullanarak gizli bilgilere yetkisiz erişime karşı kendilerini korumalarına olanak tanıyan araçlara erişme fırsatına sahiptir.

Bu eğitimde ana şifreleme algoritmaları, bunların etkinliği, güvenilirliği ve uygulama özellikleri sürekli olarak gözden geçirilir, sınıflandırılır ve analiz edilir.

Öncelikle kriptografik sistemler gözden geçirilmekte, kriptografinin kısa bir tarihçesi verilmekte, temel kavram ve tanımlar tanıtılmakta, kriptografik sistemler için gereklilikler belirtilmekte, kriptanaliz hakkında bilgi verilmekte ve kriptografik bilginin kapatılmasına yönelik yöntemlerin sınıflandırılması ele alınmaktadır.

Aşağıda şu anda en yaygın simetrik şifreleme sistemi açıklanmaktadır. Teorinin unsurlarının yanı sıra şifreleme yöntemleri ve algoritmalar da sunulmaktadır. Blok şifreleme algoritmaları için, blok anahtarı oluşturma yöntemleri ve blok şifrelerin kullanım modları sunulmaktadır. Akış şifreleri için şifreleme yöntemleri ve algoritmaları verilmiştir. Birleşik simetrik şifreleme yöntemleri de dikkate alınır. Giderek yaygınlaşan asimetrik şifreleme algoritmaları, asimetrik şifreleme hakkında kısa teorik bilgiler, asimetrik şifreleme ile yaygın olarak kullanılan bazı kriptosistemlerin tartışılması ve asimetrik şifreleme algoritmalarının kullanım örnekleriyle sunulmaktadır.

Etkili bir kriptografik koruma aracı olarak elektronik dijital imzalarla ilgili konular tartışıldı. Elektronik dijital imza kullanarak mesaj doğrulama probleminin formülasyonu ele alınmakta, hem simetrik hem de asimetrik kriptosistemlere dayanan elektronik dijital imza algoritmaları sunulmakta ve mesaj kimlik doğrulama sürecinde kullanım koşullarını karşılayan karma fonksiyonları oluşturmaya yönelik algoritmalar sunulmaktadır. .

Şifreleme anahtarlarını yönetmeye yönelik bir teknik sunulmuştur. Geleneksel bir anahtar yönetim sistemini, genel anahtar sistemlerine dayalı anahtar yönetimini, özel bir anahtar değişim protokolünü, sertifikaların kullanımını, kimlik doğrulama protokollerini ve anonim anahtar dağıtımını kapsar.

Her bölümün sonunda inceleme soruları bulunmaktadır.

1. KRİPTOGRAFİK SİSTEMLER

1.1. Kriptografinin tarihi

İnsan toplumunda yazının yaygınlaşmasıyla birlikte mektup ve mesaj alışverişi ihtiyacı ortaya çıktı, bu da yazılı mesajların içeriğinin dışarıdan gizlenmesi ihtiyacını doğurdu.

Yazılı mesajların içeriğini gizlemeye yönelik yöntemler üç gruba ayrılabilir. Birinci grup kamuflaj veya kamuflaj yöntemlerini içerir. steganografi bir mesajın varlığı gerçeğini gizleyen; ikinci grup çeşitli gizli yazma yöntemlerinden veya kriptografi(Yunanca kelimelerden ktiptolar– gizli ve grafik- yazı); üçüncü grubun yöntemleri, bilgileri sınıflandıran özel teknik cihazların oluşturulmasına odaklanmıştır.

Kriptografinin tarihi, insan dilinin tarihi kadar eskidir. Dahası, eski toplumlarda yalnızca seçilmiş birkaç kişi bu sisteme sahip olduğundan, yazının kendisi başlangıçta bir tür kriptografik sistemdi.

Savaşlar gizli yazının gelişmesine katkıda bulundu. Yazılı emirler ve raporlar mutlaka şifreleniyordu, böylece kuryelerin yakalanması düşmanın önemli bilgileri ele geçirmesine izin vermeyecekti. Örneğin, Roma İmparatoru Sezar, askeri ve kişisel yazışmalarında bir şifre kullandı; bunun özü, Latin dilinin her harfini alfabenin bir sonraki harfiyle değiştirmekti. Sonra şu ünlü ifade: " VENİ, VIDI, VICI" ("Geldim, gördüm, yendim"), Sezar'ın Roma'daki arkadaşlarından birine hızla kazandığı zafer hakkında bilgi verdiği şifreli biçimde şöyle görünecek: " XFOJ, XJEJ, XJDJ".

Kriptografiyle neredeyse eş zamanlı olarak kriptanaliz de gelişmeye başladı - şifreli metinden şifreleri (anahtarları) ortaya çıkarma bilimi. Kriptografi tarihinde kabaca dört aşama ayırt edilebilir: saf, resmi, bilimsel; bilgisayar.

İçin saf kriptografi (16. yüzyılın başına kadar) herhangi bir kriptografinin kullanımı tipiktir.

Kullanılan şifrelerin çoğu azaltıldı yeniden düzenleme veya

tek alfabeli ikame. Kaydedilen ilk örneklerden biri, orijinal metnin her harfinin, alfabede belirli sayıda konum kadar aralıklarla başka bir harfle değiştirilmesinden oluşan Sezar şifresidir.

Yunan yazar Polybius'a atfedilen diğer bir şifre olan Polybian karesi, rastgele doldurulmuş alfabe dolu kare bir tablo kullanılarak gerçekleştirilen genel bir monoalfabetik ikamedir (Yunan alfabesi için boyut 5 × 5'tir). Orijinal metnin her harfi, altındaki karedeki harfle değiştirilir.

Sahne resmi kriptografi (15. yüzyılın sonları - 20. yüzyılın başları), manuel kriptanalize nispeten dirençli olan resmileştirilmiş şifrelerin ortaya çıkışıyla ilişkilidir. Avrupa ülkelerinde bu, bilim ve ticaretin gelişiminin güvenilir bilgi koruma yöntemlerine yönelik talep yarattığı Rönesans döneminde gerçekleşti. Bu aşamada önemli bir rol, bu öneriyi ilk önerenlerden biri olan İtalyan mimar Leon Batista Alberti'ye aittir. çoklu alfabetik ikame.

Bu şifreye 16. yüzyılda yaşamış bir diplomatın adı verilmiştir. Blaise Viginera, kaynak metnin harflerinin bir anahtarla sırayla "eklenmesinden" oluşuyordu (prosedür özel bir tablo kullanılarak kolaylaştırılabilir). "Şifre Üzerine İnceleme" (1466) adlı eseri, kriptoloji üzerine ilk bilimsel çalışma olarak kabul edilir.

O dönemde bilinen şifreleme algoritmalarını özetleyen ve formüle eden ilk basılı eserlerden biri, Alman başrahip Johann Trisemus'un "Polygraphy" (1508) adlı eseriydi. İki küçük ama önemli keşif yaptı: Polybian karesini doldurma yöntemi (ilk pozisyonlar hatırlanması kolay bir anahtar kelimeyle, geri kalanı alfabenin geri kalan harfleriyle doldurulur) ve harf çiftlerinin (bigramlar) şifrelenmesi. .

Çoklu alfabetik ikamenin (bigram ikamesi) basit ama kalıcı bir yöntemi, 19. yüzyılın başında keşfedilen Playfair şifresidir. Charles Wheatstone. Wheatstone ayrıca önemli bir gelişme de kaydetti: çift kare şifreleme. Playfair ve Wheatstone şifreleri, manuel olarak analiz edilmesi zor olduğundan Birinci Dünya Savaşı'na kadar kullanıldı.

19. yüzyılda Hollandalı Kerkhoff aşağıdaki temel gereksinimi formüle etti:

günümüzle alakalı olan kriptografik sistemler: Şifrelerin gizliliği anahtarın gizliliğine dayanmalıdır ancak

algoritma.

Son olarak, bilim öncesi kriptografide, daha da yüksek kriptografik güç sağlayan ve aynı zamanda şifreleme sürecini otomatikleştirmeyi (mekanikleştirme anlamında) mümkün kılan son söz. Döner kriptosistemler.

Bu tür sistemlerden ilki, 1790'da Amerika Birleşik Devletleri'nin gelecekteki Başkanı Thomas Jefferson tarafından icat edilen mekanik bir makineydi. Döner bir makine kullanılarak çoklu alfabetik ikame, her biri kendisine "dikilmiş" bir ikame gerçekleştiren dönen rotorların göreceli konumu değiştirilerek gerçekleştirilir.

Döner makineler ancak 20. yüzyılın başında yaygınlaştı. Pratik olarak kullanılan ilk makinelerden biri Almandı. Gizem 1917 yılında Edward Hebern tarafından geliştirilmiş ve Arthur Kirch tarafından geliştirilmiştir.

İkinci Dünya Savaşı sırasında döner makineler aktif olarak kullanıldı. Alman Enigma makinesinin yanı sıra cihazlar da kullanıldı Sigaba(AMERİKA BİRLEŞİK DEVLETLERİ), Tureh(Büyük Britanya), Kırmızı, Turuncu Ve Mor (Japonya). Rotor sistemleri, çok güçlü şifreleri nispeten kolaylıkla uyguladıkları için resmi kriptografinin zirvesidir. Döner sistemlere başarılı kripto saldırıları ancak 40'lı yılların başında bilgisayarların ortaya çıkmasıyla mümkün oldu.

Ana ayırt edici özellik bilimsel kriptografi (1930 – 60'lar)

– katı bir matematiksel gerekçeye sahip kriptosistemlerin ortaya çıkışı

kriptografik güç.

30'lu yılların başında. Kriptolojinin bilimsel temeli olan matematiğin dalları nihayet oluşturuldu: olasılık teorisi ve matematiksel istatistik, genel cebir, sayı teorisi, algoritma teorisi, bilgi teorisi ve sibernetik aktif olarak gelişmeye başladı.

Kriptografi ve kriptanaliz için bilimsel bir temel sağlayan Claude Shannon'un “Gizli Sistemlerde İletişim Teorisi” (1949) adlı çalışması bir tür dönüm noktasıydı. O andan itibaren KRİPTOLOJİ (Yunanca'dan) hakkında konuşmaya başladılar. kripto– gizli ve logolar– mesaj) – gizliliğini sağlamak için bilgiyi dönüştürme bilimi. Kriptografi ve kriptanalizin 1949'dan önceki gelişim aşamasına bilim öncesi kriptoloji denilmeye başlandı.

Shannon "saçılma" ve "karıştırma" kavramlarını tanıttı ve keyfi olarak kararlı kriptosistemler yaratma olasılığını kanıtladı.

1960'larda önde gelen kriptografi okulları yaratıma yaklaştı

şifreleri bloke et, Döner şifreleme sistemleriyle karşılaştırıldığında çok daha güvenlidir, ancak yalnızca dijital elektronik cihazlar biçiminde pratik uygulamaya izin verir.

Bilgisayar kriptografisi (1970'lerden bu yana) görünüşünü, yüksek şifreleme hızlarında, "manuel" ve "mekanik" şifrelerden birkaç kat daha yüksek kriptografik güç sağlayan kripto sistemlerini uygulamak için yeterli performansa sahip bilgi işlem araçlarına borçludur.

Güçlü ve kompakt bilgi işlem araçlarının ortaya çıkmasıyla pratik kullanımı mümkün olan birinci sınıf kriptosistemler blok şifrelerdi. 70'lerde geliştirildi Amerikan şifreleme standardı DES(1978'de kabul edildi). Yazarlarından biri olan Horst Feistel (çalışan IBM'in), aşağıdakiler de dahil olmak üzere daha güçlü diğer simetrik kripto sistemlerin oluşturulduğu temelde bir blok şifre modeli tanımladı: yerli şifreleme standardı GOST 28147–89.

Gelmesiyle birlikte DES Kriptanaliz de zenginleştirildi; Amerikan algoritmasına saldırmak için birkaç yeni kriptanaliz türü (doğrusal, diferansiyel vb.) oluşturuldu ve bunun pratik uygulaması yine ancak güçlü bilgisayar sistemlerinin ortaya çıkmasıyla mümkün oldu. 70'lerin ortalarında. Yirminci yüzyılda modern kriptografide gerçek bir atılım yaşandı. asimetrik kriptosistemlerin ortaya çıkışı, taraflar arasında gizli bir anahtarın transferini gerektirmiyordu. Buradaki çıkış noktasının, Whitfield Diffie ve Martin Hellman'ın 1976 yılında yayımladığı “Modern Kriptografide Yeni Yönler” başlıklı makalesi olduğu düşünülüyor. Gizli bir anahtar alışverişi olmadan şifrelenmiş bilgi alışverişinin ilkelerini formüle eden ilk kişi oydu.

Ralph Merkley, asimetrik kriptosistemler fikrine bağımsız olarak yaklaştı. Birkaç yıl sonra Ron Rivest, Adi Shamir ve Leonard Adleman sistemi keşfettiler. RSA Gücü büyük asal sayıları çarpanlarına ayırma problemine dayanan ilk pratik asimetrik şifreleme sistemi. Asimetrik kriptografi, özellikle sistemlerde birçok yeni uygulama alanı açmıştır. elektronik dijital imza(EDS) ve elektronik para.

1980-90'larda. Tamamen yeni kriptografi alanları ortaya çıktı: olasılığa dayalı şifreleme, kuantum kriptografisi ve diğerleri. Pratik değerlerinin farkındalığı henüz gerçekleşmedi. Simetrik kriptosistemleri geliştirme görevi de geçerliliğini koruyor. Aynı dönemde Feistel olmayan şifreler geliştirildi ( DAHA EMNİYETLİ, R.C. 6, vb.) ve 2000 yılında, açık bir uluslararası yarışmanın ardından yeni bir ABD ulusal şifreleme standardı kabul edildi - AES.

Kriptografi, gizliliği sağlamanın ve bilginin bütünlüğünü izlemenin en güçlü araçlarından biridir. Birçok bakımdan yazılım ve donanım güvenliği düzenleyicileri arasında merkezi bir yere sahiptir. Örneğin, fiziksel olarak korunması son derece zor olan dizüstü bilgisayarlar için, hırsızlık durumunda bile bilginin gizliliğini yalnızca kriptografi garanti edebilir.

Literatürde kriptografinin büyüleyici tarihi hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.