Činjenica da informacije imaju vrijednost, ljudi su odavno shvatili - nije uzalud da je prepiska moćnika ovoga svijeta dugo bila predmet velike pažnje njihovih neprijatelja i prijatelja. Tada se pojavio zadatak zaštite ove prepiske od pretjerano znatiželjnih očiju. Drevni ljudi su pokušavali koristiti različite metode da riješe ovaj problem, a jedan od njih je bilo tajno pisanje - sposobnost sastavljanja poruka na takav način da je njeno značenje bilo nedostupno nikome osim onima koji su inicirani u tajnu. Postoje dokazi da umjetnost kriptografije datira još iz predantičkih vremena. Kroz svoju viševekovnu istoriju, sve do nedavno, ova umetnost je služila nekolicini, uglavnom vrhu društva, ne prelazeći dalje od rezidencija šefova država, ambasada i – naravno – obaveštajnih misija. A prije samo nekoliko decenija sve se radikalno promijenilo - informacije su dobile samostalnu komercijalnu vrijednost i postale rasprostranjena, gotovo obična roba. Proizvodi se, skladišti, transportuje, prodaje i kupuje, te se stoga krade i krivotvori, te stoga mora biti zaštićen. Moderno društvo sve više postaje informaciono vođeno, uspjeh bilo koje vrste aktivnosti sve više ovisi o posjedovanju određenih informacija i nedostatku istih kod konkurenata. I što se ovaj efekat jače manifestuje, veći su potencijalni gubici od zloupotrebe u informacionoj sferi i veća je potreba za zaštitom informacija.
Široka upotreba kompjuterskih tehnologija i konstantno povećanje obima tokova informacija uzrokuju stalno povećanje interesa za kriptografiju. U posljednje vrijeme sve je veća uloga softvera za sigurnost informacija, koji ne zahtijeva velike financijske troškove u odnosu na hardverske kriptosisteme. Moderne metode šifriranja garantiraju gotovo apsolutnu zaštitu podataka.
Svrha ovaj rad je upoznavanje sa kriptografijom; šifre, njihove vrste i svojstva.
Zadaci:
Naučite o kriptografiji
Razmotrite šifre, njihove vrste i svojstva
1. Istorija kriptografije
Prije nego što pređemo na stvarnu historiju kriptografije, potrebno je prokomentarisati niz definicija, jer će bez toga sve sljedeće biti "pomalo" teško razumjeti:
Ispod povjerljivost razumjeti nemogućnost dobijanja informacija iz transformiranog niza bez poznavanja dodatnih informacija (ključa).
Autentičnost informacije se sastoje od autentičnosti autorstva i integriteta.
Kriptanaliza kombinuje matematičke metode kršenja povjerljivosti i autentičnosti informacija bez poznavanja ključeva.
Abeceda - konačan skup znakova koji se koristi za kodiranje informacija.
Tekst - uređeni skup abecednih elemenata. Primjeri alfabeta uključuju sljedeće:
abeceda Z 33 - 32 slova ruskog alfabeta (isključujući "ë") i razmak;
abeceda Z 256 - znakovi uključeni u standardne ASCII i KOI-8 kodove;
binarna abeceda - Z 2 = {0, 1};
oktalno ili heksadecimalno pismo
Ispod šifra se podrazumijeva kao skup reverzibilnih transformacija skupa otvorenih podataka u skup šifriranih podataka specificiranih algoritmom kriptografske transformacije. U šifri se uvijek razlikuju dva elementa: algoritam i ključ. Algoritam vam omogućava da koristite relativno kratak ključ za šifriranje proizvoljno velikog teksta.
Kriptografski sistem , ili šifra je porodica T reverzibilne konverzije otvorenog teksta u šifrirani tekst. Članovi ove porodice mogu se upariti jedan na jedan sa brojem k pozvao ključ. Transformacija Tk određena odgovarajućim algoritmom i ključnom vrijednošću k .
Ključ - specifično tajno stanje nekih parametara algoritma kriptografske transformacije podataka, koje osigurava izbor jedne opcije iz skupa svih mogućih za ovaj algoritam. Tajnost ključa treba da osigura nemogućnost povratka originalnog teksta iz šifrovanog.
Ključni prostor K je skup mogućih vrijednosti ključa.
Tipično, ključ je niz uzastopnih slova abecede. Treba razlikovati koncepte "ključa" i "lozinke". Lozinka je također tajni niz slova abecede, međutim, ne koristi se za šifriranje (kao ključ), već za autentifikaciju subjekata.
Elektronski (digitalni) potpis naziva se njegova kriptografska transformacija priložena tekstu, koja omogućava da se, kada tekst primi drugi korisnik, provjeri autorstvo i integritet poruke.
Enkripcija podaci su proces pretvaranja otvorenih podataka u šifrirane šifrom, i dešifrovanje podaci - proces pretvaranja privatnih podataka u otvorene podatke pomoću šifre.
Dešifrovanje je proces pretvaranja privatnih podataka u otvorene podatke sa nepoznatim ključem i, eventualno, nepoznatim algoritmom, tj. metode kriptoanalize.
Enkripcija naziva proces šifriranja ili dešifriranja podataka. Takođe, termin enkripcija se koristi kao sinonim za šifrovanje. Međutim, pogrešno je koristiti termin "kodiranje" kao sinonim za šifriranje (i umjesto "šifra" - "kod"), budući da se kodiranje obično podrazumijeva kao predstavljanje informacija u obliku znakova (slova abecede).
Kripto otpor naziva se karakteristika šifre, koja određuje njenu otpornost na dešifrovanje. Obično je ova karakteristika određena vremenskim periodom potrebnim za dešifriranje.
Sa širenjem pisanja u ljudskom društvu, javila se potreba za razmjenom pisama i poruka, zbog čega je bilo potrebno sakriti sadržaj pisanih poruka od autsajdera. Metode skrivanja sadržaja pisanih poruka mogu se podijeliti u tri grupe. Prva grupa uključuje metode maskiranja ili steganografije, koje skrivaju samu činjenicu prisustva poruke; drugu grupu čine različite metode kriptografije ili kriptografije ( od grčkih reči ktyptos- tajna i grapho- pisanje); metode treće grupe su usmjerene na stvaranje posebnih tehničkih uređaja, klasifikujući informacije.
U istoriji kriptografije mogu se uslovno razlikovati četiri faze: naivna, formalna, naučna, kompjuterska.
1. Za naivna kriptografija ( prije početka XVI vijeka), karakteristična je upotreba bilo kakvih, obično primitivnih, metoda zbunjivanja neprijatelja u pogledu sadržaja šifriranih tekstova. U početnoj fazi korištene su metode šifriranja i steganografije za zaštitu informacija koje su povezane, ali nisu identične kriptografiji.
Većina korištenih šifri svodila se na permutaciju ili jednoazbučnu zamjenu. Jedan od prvih zabilježenih primjera je Cezarova šifra, koja se sastoji u zamjeni svakog slova originalnog teksta drugim, udaljenim od njega u abecedi određenim brojem pozicija. Druga šifra, Polibijski kvadrat, koja se pripisuje grčkom piscu Polibiju, je opća zamjena mono-abeceda, koja se izvodi pomoću kvadratne tablice nasumično popunjene abecedom (za grčko pismo, veličina je 5 × 5). Svako slovo originalnog teksta zamjenjuje se slovom u kvadratu ispod njega.
2. Stage formalna kriptografija ( kasno 15. - početak 20. stoljeća) povezuje se s pojavom formaliziranih i relativno otpornih na ručnu kriptoanalizu šifri. U evropskim zemljama to se dogodilo tokom renesanse, kada je razvoj nauke i trgovine stvorio potražnju za pouzdanim načinima zaštite informacija. Važna uloga u ovoj fazi pripada Leonu Batisti Albertiju, italijanskom arhitekti koji je jedan od prvih predložio višeazbučnu zamjenu. Ovaj kod, nazvan po diplomati iz 16. veka. Blaise Viginera, sastojao se u sekvencijalnom "dodavanju" slova originalnog teksta pomoću ključa (procedura se može olakšati upotrebom posebne tablice). Njegovo djelo "Traktat o šifri" smatra se prvim naučnim radom u kriptologiji. Jedno od prvih objavljenih radova u kome su generalizovani i formulisani algoritmi šifrovanja poznatih u to vreme je delo „Poligrafija“ nemačkog opata Johana Trisemusa. Autor je dva mala, ali važna otkrića: načina popunjavanja Polibijskog kvadrata (prve pozicije su popunjene lako pamtljivom ključnom riječi, ostale - preostalim slovima abecede) i šifriranjem parova slova (bigrami). Jednostavna, ali uporna metoda višeazbučne zamjene (zamjena bigrama) je Playferova šifra, koja je otkrivena početkom 19. stoljeća. Charles Wheatstone. Wheatstone je također napravio važno poboljšanje - šifriranje dvostrukog kvadrata. Playferove i Wheatstone šifre su korištene do Prvog svjetskog rata, jer ih je bilo teško rukovati ručnom kriptoanalizom. U XIX veku. Holanđanin Kerkhoff formulirao je glavni zahtjev za kriptografske sisteme, koji ostaje relevantan do danas: tajnost šifri treba da se zasniva na tajnosti ključa, ali ne i na algoritmu .
Konačno, posljednja riječ u prednaučnoj kriptografiji, koja je omogućila još veću kriptografsku snagu, a također je omogućila automatizaciju procesa šifriranja, bili su rotacijski kriptosistemi.
Tema: "Kriptografija. Šifre, njihovi tipovi i svojstva"
Uvod
1. Istorija kriptografije
2. Šifre, njihovi tipovi i svojstva
Zaključak
Bibliografija
Uvod
Činjenica da informacije imaju vrijednost, ljudi su odavno shvatili - nije uzalud da je prepiska moćnika ovoga svijeta dugo bila predmet velike pažnje njihovih neprijatelja i prijatelja. Tada se pojavio zadatak zaštite ove prepiske od pretjerano znatiželjnih očiju. Drevni ljudi su pokušavali koristiti različite metode da riješe ovaj problem, a jedan od njih je bilo tajno pisanje - sposobnost sastavljanja poruka na takav način da je njeno značenje bilo nedostupno nikome osim onima koji su inicirani u tajnu. Postoje dokazi da umjetnost kriptografije datira još iz predantičkih vremena. Kroz svoju viševekovnu istoriju, sve do nedavno, ova umetnost je služila nekolicini, uglavnom vrhu društva, ne prelazeći dalje od rezidencija šefova država, ambasada i – naravno – obaveštajnih misija. A prije samo nekoliko decenija sve se radikalno promijenilo - informacije su dobile samostalnu komercijalnu vrijednost i postale rasprostranjena, gotovo obična roba. Proizvodi se, skladišti, transportuje, prodaje i kupuje, te se stoga krade i krivotvori, te stoga mora biti zaštićen. Moderno društvo sve više postaje informaciono vođeno, uspjeh bilo koje vrste aktivnosti sve više ovisi o posjedovanju određenih informacija i nedostatku istih kod konkurenata. I što se ovaj efekat jače manifestuje, veći su potencijalni gubici od zloupotrebe u informacionoj sferi i veća je potreba za zaštitom informacija.
Široka upotreba kompjuterskih tehnologija i konstantno povećanje obima tokova informacija uzrokuju stalno povećanje interesa za kriptografiju. U posljednje vrijeme sve je veća uloga softvera za sigurnost informacija, koji ne zahtijeva velike financijske troškove u odnosu na hardverske kriptosisteme. Moderne metode šifriranja garantiraju gotovo apsolutnu zaštitu podataka.
Svrha ovog rada je da vas upozna sa kriptografijom; šifre, njihove vrste i svojstva.
Naučite o kriptografiji
Razmotrite šifre, njihove vrste i svojstva
1. Istorija kriptografije
Prije nego što pređemo na stvarnu historiju kriptografije, potrebno je prokomentarisati niz definicija, jer će bez toga sve sljedeće biti "pomalo" teško razumjeti:
Pod povjerljivošću se podrazumijeva nemogućnost dobijanja informacija iz transformiranog niza bez poznavanja dodatnih informacija (ključa).
Autentičnost informacija sastoji se u autentičnosti autorstva i integriteta.
Kriptoanaliza kombinuje matematičke metode kako bi se narušila povjerljivost i autentičnost informacija bez poznavanja ključeva.
Abeceda je konačan skup znakova koji se koristi za kodiranje informacija.
Tekst je uređena zbirka abecednih elemenata. Primjeri alfabeta uključuju sljedeće:
abeceda Z 33 - 32 slova ruske abecede (osim "ë") i razmak;
abeceda Z 256 - znakovi uključeni u standardne ASCII i KOI-8 kodove;
binarno pismo - Z 2 = (0, 1);
oktalno ili heksadecimalno pismo
Šifra se podrazumijeva kao skup reverzibilnih transformacija skupa otvorenih podataka u skup šifriranih podataka specificiranih algoritmom kriptografske transformacije. U šifri se uvijek razlikuju dva elementa: algoritam i ključ. Algoritam vam omogućava da koristite relativno kratak ključ za šifriranje proizvoljno velikog teksta.
Kriptografski sistem, ili šifra, je porodica T reverzibilnih transformacija običnog teksta u šifrovani tekst. Članovi ove porodice mogu biti jedan na jedan sa brojem k, koji se naziva ključ. Transformacija Tk je određena odgovarajućim algoritmom i vrijednošću ključa k.
Ključ je specifično tajno stanje nekih parametara algoritma kriptografske transformacije podataka, koje osigurava izbor jedne opcije iz skupa svih mogućih za dati algoritam. Tajnost ključa treba da osigura nemogućnost povratka originalnog teksta iz šifrovanog.
Prostor ključeva K je skup mogućih vrijednosti ključa.
Tipično, ključ je niz uzastopnih slova abecede. Treba razlikovati koncepte "ključa" i "lozinke". Lozinka je također tajni niz slova abecede, ali se ne koristi za šifriranje (kao ključ), već za autentifikaciju subjekata.
Elektronski (digitalni) potpis je kriptografska transformacija priložena tekstu, koja omogućava da se, kada tekst primi drugi korisnik, provjeri autorstvo i integritet poruke.
Šifriranje podataka odnosi se na proces pretvaranja javnih podataka u šifrirane podatke pomoću šifre, a dešifriranje podataka je proces pretvaranja nejavnih podataka u otvorene podatke pomoću šifre.
Dešifriranje je proces pretvaranja privatnih podataka u otvorene podatke sa nepoznatim ključem i, eventualno, nepoznatim algoritmom, tj. metode kriptoanalize.
Šifriranje je proces šifriranja ili dešifriranja podataka. Takođe, termin enkripcija se koristi kao sinonim za šifrovanje. Međutim, pogrešno je koristiti termin "kodiranje" kao sinonim za šifriranje (i umjesto "šifra" - "kod"), budući da se kodiranje obično podrazumijeva kao predstavljanje informacija u obliku znakova (slova abecede).
Kripto otpornost je karakteristika šifre koja određuje njenu otpornost na dešifriranje. Obično je ova karakteristika određena vremenskim periodom potrebnim za dešifriranje.
Sa širenjem pisanja u ljudskom društvu, javila se potreba za razmjenom pisama i poruka, zbog čega je bilo potrebno sakriti sadržaj pisanih poruka od autsajdera. Metode skrivanja sadržaja pisanih poruka mogu se podijeliti u tri grupe. Prva grupa uključuje metode maskiranja ili steganografije, koje skrivaju samu činjenicu prisustva poruke; drugu grupu čine različite metode kriptografije ili kriptografije (od grčkih riječi ktyptos - tajna i grapho - pišem); metode treće grupe su usmjerene na stvaranje posebnih tehničkih uređaja, klasifikujući informacije.
U istoriji kriptografije mogu se uslovno razlikovati četiri faze: naivna, formalna, naučna, kompjuterska.
1. Za naivnu kriptografiju (prije početka 16. stoljeća) tipična je upotreba bilo kakvih, obično primitivnih, metoda zbunjivanja neprijatelja u pogledu sadržaja šifriranih tekstova. U početnoj fazi korištene su metode šifriranja i steganografije za zaštitu informacija koje su povezane, ali nisu identične kriptografiji.
Većina korištenih šifri svodila se na permutaciju ili jednoazbučnu zamjenu. Jedan od prvih zabilježenih primjera je Cezarova šifra, koja se sastoji u zamjeni svakog slova originalnog teksta drugim, udaljenim od njega u abecedi određenim brojem pozicija. Druga šifra, Polibijski kvadrat, koja se pripisuje grčkom piscu Polibiju, je opća zamjena mono-abeceda, koja se izvodi pomoću kvadratne tablice nasumično popunjene abecedom (za grčko pismo, veličina je 5 × 5). Svako slovo originalnog teksta zamjenjuje se slovom u kvadratu ispod njega.
2. Faza formalne kriptografije (kraj 15. - početak 20. vijeka) povezana je s pojavom formaliziranih šifri koje su relativno otporne na ručnu kriptoanalizu. U evropskim zemljama to se dogodilo tokom renesanse, kada je razvoj nauke i trgovine stvorio potražnju za pouzdanim načinima zaštite informacija. Važna uloga u ovoj fazi pripada Leonu Batisti Albertiju, italijanskom arhitekti koji je jedan od prvih predložio višeazbučnu zamjenu. Ovaj kod, nazvan po diplomati iz 16. veka. Blaise Viginera, sastojao se u sekvencijalnom "dodavanju" slova originalnog teksta pomoću ključa (procedura se može olakšati upotrebom posebne tablice). Njegovo djelo "Traktat o šifri" smatra se prvim naučnim radom u kriptologiji. Jedno od prvih objavljenih radova u kome su generalizovani i formulisani algoritmi šifrovanja poznatih u to vreme je delo „Poligrafija“ nemačkog opata Johana Trisemusa. Autor je dva mala, ali važna otkrića: načina popunjavanja Polibijskog kvadrata (prve pozicije su popunjene lako pamtljivom ključnom riječi, ostale - preostalim slovima abecede) i šifriranjem parova slova (bigrami). Jednostavna, ali uporna metoda višeazbučne zamjene (zamjena bigrama) je Playferova šifra, koja je otkrivena početkom 19. stoljeća. Charles Wheatstone. Wheatstone je također napravio važno poboljšanje - šifriranje dvostrukog kvadrata. Playferove i Wheatstone šifre su korištene do Prvog svjetskog rata, jer ih je bilo teško rukovati ručnom kriptoanalizom. U XIX veku. Holanđanin Kerkhoff formulirao je glavni zahtjev za kriptografske sisteme, koji ostaje relevantan do danas: tajnost šifara treba da se zasniva na tajnosti ključa, ali ne i na algoritmu.
Konačno, posljednja riječ u prednaučnoj kriptografiji, koja je omogućila još veću kriptografsku snagu, a također je omogućila automatizaciju procesa šifriranja, bili su rotacijski kriptosistemi.
Jedan od prvih takvih sistema bila je mehanička mašina koju je 1790. izumeo Thomas Jefferson. Višeabecedna supstitucija uz pomoć rotacione mašine ostvaruje se menjanjem međusobnog položaja rotirajućih rotora, od kojih svaki vrši supstituciju "ušivenu" u njega.
Rotacione mašine su dobile praktičnu distribuciju tek početkom 20. veka. Jedna od prvih praktično korištenih mašina bila je njemačka Enigma, koju je 1917. razvio Edward Hebern, a poboljšao Arthur Kirch. Rotacione mašine su se aktivno koristile tokom Drugog svetskog rata. Pored nemačke mašine Enigma, korišćeni su i uređaji Sigaba (SAD), Tureh (Velika Britanija), crvena, narandžasta i ljubičasta (Japan). Rotacioni sistemi su vrhunac formalne kriptografije, pošto su veoma jake šifre bile relativno lake za implementaciju. Uspješni kripto napadi na rotacijske sisteme postali su mogući tek s pojavom kompjutera početkom 40-ih.
3. Glavna odlika naučne kriptografije (1930-60-e) - pojava kriptosistema sa rigoroznom matematičkom potkrepljenjem kriptografske snage. Do početka 30-ih godina. konačno su se formirale grane matematike koje su naučna osnova kriptologije: teorija vjerovatnoće i matematička statistika, opća algebra, teorija brojeva, teorija algoritama, teorija informacija i kibernetika počinju se aktivno razvijati. Svojevrsna prekretnica bio je rad Claudea Shanona "Teorija komunikacije u tajnim sistemima", koji je sažimao naučnu osnovu za kriptografiju i kriptoanalizu. Od tada su počeli govoriti o kriptologiji (od grčkog kriptos - tajna i logos - poruka) - nauci o transformaciji informacija kako bi se osigurala njihova tajnost. Faza razvoja kriptografije i kriptoanalize prije 1949. nazvana je prednaučna kriptologija.
Shannon je uveo koncepte "disperzije" i "miješanja", potkrijepio mogućnost stvaranja proizvoljno jakih kriptosistema. Šezdesetih godina. vodeće kriptografske škole pristupile su stvaranju blok-šifara, čak sigurnijih u poređenju sa rotacionim kriptosistemima, ali su dopuštale praktičnu implementaciju samo u vidu digitalnih elektronskih uređaja.
4. Kompjuterska kriptografija (od 1970-ih) duguje svoj izgled računarskim objektima sa performansama dovoljnim za implementaciju kriptosistema koji pružaju nekoliko redova veličine veću kriptografsku snagu od "ručnih" i "mehaničkih" šifri pri visokim stopama enkripcije.
Blok šifre su postale prva klasa kriptosistema, čija je praktična primena postala moguća sa pojavom moćnih i kompaktnih računarskih sredstava. 70-ih godina. razvijen je američki standard DES enkripcije. Jedan od njegovih autora, Horst Feistel, opisao je model blok-šifara, na osnovu kojih su izgrađeni drugi, sigurniji simetrični kriptosistemi, uključujući domaći standard šifriranja GOST 28147-89.
Pojavom DES-a, obogatila se i kriptoanaliza; za napade na američki algoritam stvoreno je nekoliko novih tipova kriptoanalize (linearne, diferencijalne, itd.), čija je praktična implementacija, opet, bila moguća tek s pojavom moćnog računarstva. sistemima. Sredinom 70-ih. Dvadeseti vijek je doživio pravi proboj u modernoj kriptografiji - pojavu asimetričnih kriptosistema koji nisu zahtijevali prijenos tajnog ključa između strana. Ovdje se polazištem smatra rad koji su 1976. objavili Whitfield Diffie i Martin Hellman pod nazivom "Novi smjerovi u modernoj kriptografiji". Bio je prvi koji je formulisao principe razmjene šifriranih informacija bez razmjene tajnog ključa. Ralph Merkley je samostalno pristupio ideji asimetričnih kriptosistema. Nekoliko godina kasnije, Ron Rivest, Adi Shamir i Leonard Adleman otkrili su RSA, prvi praktični asimetrični kriptosistem čija je robusnost bila zasnovana na problemu faktorizacije velikih prostih brojeva. Asimetrična kriptografija otvorila je nekoliko novih primijenjenih područja odjednom, posebno, sisteme elektronskog digitalnog potpisa (EDS) i elektronski novac.
1980-ih i 90-ih godina. pojavili su se potpuno novi pravci kriptografije: probabilistička enkripcija, kvantna kriptografija i drugi. Svest o njihovoj praktičnoj vrednosti tek dolazi. Zadatak poboljšanja simetričnih kriptosistema je također relevantan. U istom periodu razvijene su ne-Faystel šifre (SAFER, RC6, itd.), a 2000. godine, nakon otvorenog međunarodnog konkursa, usvojen je novi američki nacionalni standard šifriranja, AES.
Tako smo naučili sljedeće:
Kriptologija je nauka o transformaciji informacija kako bi se osigurala njihova tajnost, a sastoji se od dvije grane: kriptografije i kriptoanalize.
Kriptoanaliza je nauka (i praksa njene primene) o metodama i metodama razbijanja šifri.
Kriptografija je nauka o tome kako transformirati (šifrirati) informacije kako bi ih zaštitili od ilegalnih korisnika. Istorijski gledano, prvi zadatak kriptografije bio je zaštititi poslane tekstualne poruke od neovlaštenog upoznavanja sa njihovim sadržajem, poznatim samo pošiljaocu i primatelju, sve metode šifriranja samo su razvoj ove filozofske ideje. Usložnjavanjem informacionih interakcija u ljudskom društvu nastajali su i nastajali su novi zadaci njihove zaštite, neki od njih su rješavani u okviru kriptografije, što je zahtijevalo razvoj novih pristupa i metoda.
2. Šifre, njihovi tipovi i svojstva
U kriptografiji, kriptografski sistemi (ili šifre) se klasifikuju na sledeći način:
simetričnih kriptosistema
asimetrični kriptosistemi
2.1 Simetrični kriptografski sistemi
Pod simetričnim kriptografskim sistemima podrazumijevaju se oni kriptosistemi u kojima se isti tajni ključ koristi za šifriranje i dešifriranje. Čitava raznolikost simetričnih kriptosistema zasnovana je na sljedećim baznim klasama:
I. Mono - i višeabecedne zamjene.
Monoalfabetske zamjene su najjednostavniji tip transformacije, koji se sastoji u zamjeni znakova originalnog teksta drugim (istog alfabeta) prema manje ili više složenom pravilu. U slučaju monoabecednih zamjena, svaki znak originalnog teksta se pretvara u znak šifriranog teksta prema istom zakonu. Uz zamjenu sa više alfabeta, zakon transformacije se mijenja od simbola do simbola. Jedna te ista šifra može se smatrati mono- i višeazbučnom, ovisno o definiranom alfabetu.
Na primjer, najjednostavnija varijanta je direktna (jednostavna) zamjena, gdje se slova šifrirane poruke zamjenjuju drugim slovima iste ili neke druge abecede. Zamjenska tablica može izgledati ovako:
| Originalni znakovi šifriranog teksta | a | b | v | G | d | e | f | s | i | To | l | m | n | O | NS | R | sa | T | at | f | … |
| Zamjenski znakovi | s | R | x | l | r | z | i | m | a | y | e | d | w | t | b | g | v | n | j | o | … |
Koristeći ovu tabelu, šifrovaćemo reč pobeda. Dobijamo sljedeće: btpzrs
II. Permutacije su također jednostavna metoda kriptografske transformacije, koja se sastoji u preuređenju znakova originalnog teksta prema određenom pravilu. Permutacijske šifre se trenutno ne koriste u svom čistom obliku, jer im je kriptografska snaga nedovoljna, ali su uključene kao element u mnoge moderne kriptosisteme.
Najjednostavnija permutacija je da se originalni tekst napiše obrnuto i istovremeno podijeli šifru na pet slova. Na primjer, iz fraze
NEKA BUDE KAKO HOĆEMO
dobijate sledeći šifrovani tekst:
ILETO HYMKA KKATT EDUB TSPP
Poslednjih pet nedostaje jedno slovo. Dakle, prije šifriranja izvornog izraza, treba ga dopuniti beznačajnim slovom (na primjer, O) na višestruko od pet, tada će šifrogram, uprkos takvim manjim promjenama, izgledati drugačije:
OILET OHYMK AKKAT TEDUB LTSUP
III. Blok šifre su porodica reverzibilnih transformacija blokova (dijelova fiksne dužine) originalnog teksta. U stvari, blok šifra je sistem zamjene na abecedi blokova. Može biti mono- ili poli-alfabetski ovisno o načinu blok šifriranja. Drugim riječima, kod šifriranja blokova, informacije se dijele na blokove fiksne dužine i šifrirane blok po blok. Blok šifre su dva glavna tipa: permutacijske šifre (transpozicija, permutacija, P-kutije) i zamjenske šifre (zamjene, S-kutije). Trenutno su blok šifre najčešće u praksi.
Američki standard za šifriranje podataka DES (Data Encryption Standard), usvojen 1978. godine, tipičan je predstavnik porodice blok šifriranja i jedan od najčešćih standarda za šifriranje kriptografskih podataka koji se koriste u Sjedinjenim Državama. Ova šifra omogućava efikasnu implementaciju hardvera i softvera, a moguće je postići i brzinu šifriranja do nekoliko megabajta u sekundi. Metodu na kojoj se temelji ovaj standard prvobitno je razvio IBM za svoje potrebe. Reviziju je izvršila Američka agencija za nacionalnu sigurnost i nije našla nikakvu statističku ili matematičku grešku u njoj.
DES ima 64-bitne blokove i baziran je na 16-strukoj permutaciji podataka, a također koristi 56-bitni ključ za enkripciju. Postoji nekoliko DES režima: Elektronski kodeks (ECB) i Cipher Block Chaining (CBC).56 bita je 8 sedmobitnih karaktera, tj. lozinka ne može imati više od osam slova. Ako se, osim toga, koriste samo slova i brojevi, tada će broj mogućih opcija biti znatno manji od maksimalno mogućih 2 56. Međutim, ovaj algoritam, kao prvo iskustvo standarda šifriranja, ima nekoliko nedostataka. Tokom vremena koje je proteklo od stvaranja DES-a, kompjuterska tehnologija se toliko brzo razvila da je postalo moguće izvršiti iscrpnu pretragu ključeva i na taj način otkriti šifru. Godine 1998. napravljena je mašina koja je mogla vratiti ključ u prosječno vrijeme od tri dana. Tako je DES, kada se koristi na standardni način, već postao daleko od optimalnog izbora za ispunjavanje zahtjeva tajnosti podataka. Kasnije su se počele pojavljivati modifikacije DESa, od kojih je jedna Triple Des („trostruki DES“ – pošto šifrira informacije tri puta običnim DES-om). Oslobođen je glavnog nedostatka prethodne verzije - kratkog ključa: ovdje je dvostruko duži. Ali s druge strane, kako se ispostavilo, Triple DES je naslijedio druge slabosti svog prethodnika: nedostatak paralelnih računanja za enkripciju i malu brzinu.
IV. Gamming - transformacija originalnog teksta, u kojoj se znakovi originalnog teksta dodaju znakovima pseudo-slučajnog niza (gama) generiranog prema određenom pravilu. Bilo koji niz nasumičnih simbola može se koristiti kao raspon. Postupak nametanja gama na originalni tekst može se obaviti na dva načina. U prvoj metodi, znakovi originalnog teksta i raspon se zamjenjuju digitalnim ekvivalentima, koji se zatim dodaju po modulu k, gdje je k broj znakova u abecedi. U drugoj metodi, simboli originalnog teksta i gama su predstavljeni kao binarni kod, zatim se odgovarajući bitovi dodaju po modulu 2. Umjesto sabiranja po modulu 2, za gama mapiranje se mogu koristiti druge logičke operacije.
Dakle, simetrični kriptografski sistemi su kriptosistemi u kojima se isti ključ koristi za šifrovanje i dešifrovanje. Kombinovana upotreba nekoliko različitih metoda šifriranja je prilično efikasan način povećanja snage enkripcije. Glavni nedostatak simetrične enkripcije je taj što tajni ključ mora biti poznat i pošiljaocu i primaocu.
2.2 Asimetrični kriptografski sistemi
Druga široka klasa kriptografskih sistema su takozvani asimetrični ili sistemi sa dva ključa. Ove sisteme karakteriše činjenica da se za šifrovanje i za dešifrovanje koriste različiti ključevi, međusobno povezani nekom zavisnošću. Upotreba takvih šifri postala je moguća zahvaljujući K. Shannon-u, koji je predložio da se šifra izgradi na takav način da bi njeno otkrivanje bilo ekvivalentno rješavanju matematičkog problema koji zahtijeva izvođenje proračuna koji prevazilaze mogućnosti modernih računara (na primjer, operacije sa velikim prostim brojevima i njihovim proizvodima). Jedan od ključeva (na primjer, ključ za šifriranje) može biti javno dostupan, u kom slučaju problem dobivanja zajedničkog tajnog ključa za komunikaciju nestaje. Ako ključ za dešifriranje učinite javno dostupnim, onda na osnovu rezultirajućeg sistema možete izgraditi sistem autentikacije za poslane poruke. Budući da je u većini slučajeva jedan ključ iz para objavljen, takvi sistemi se nazivaju i kriptosistemi javnog ključa. Prvi ključ nije tajan i može ga objaviti za korištenje svim korisnicima sistema koji šifriraju podatke. Podaci se ne mogu dešifrirati pomoću poznatog ključa. Da bi dešifrovao podatke, primalac šifrovane informacije koristi drugi ključ, koji je tajni. Naravno, ključ za dešifriranje se ne može odrediti iz ključa za šifriranje.
Centralni koncept u asimetričnim kriptografskim sistemima je koncept jednosmjerne funkcije.
Jednosmjerna funkcija se podrazumijeva kao efektivno izračunljiva funkcija, za koju ne postoje efikasni algoritmi za invertiranje (tj. za pronalaženje barem jedne vrijednosti argumenta po datoj vrijednosti funkcije).
Funkcija zamke je jednosmjerna funkcija za koju je inverznu funkciju lako izračunati ako postoje dodatne informacije, a tešku ako takve informacije nema.
Sve šifre ove klase su bazirane na takozvanim hook funkcijama. Primjer takve funkcije je operacija množenja. Veoma je lako izračunati proizvod dva cela broja, ali ne postoje efikasni algoritmi za izvođenje inverzne operacije (dekomponovanje broja na celobrojne faktore). Obrnuta transformacija je moguća samo ako su poznate neke dodatne informacije.
Takozvane hash funkcije se vrlo često koriste u kriptografiji. Hash funkcije su jednosmjerne funkcije koje su dizajnirane za provjeru integriteta podataka. Kada se informacije prenesu na strani pošiljaoca, one se heširaju, heš se prenosi primaocu zajedno sa porukom, a primalac ponovo izračunava heš ove informacije. Ako se oba heša podudaraju, to znači da su informacije prenijete bez izobličenja. Tema hash funkcija je prilično opsežna i zanimljiva. A polje njegove primjene je mnogo više od obične kriptografije.
Trenutno, najrazvijeniji metod kriptografske zaštite informacija sa poznatim ključem je RSA, nazvan po početnim slovima imena svojih pronalazača (Rivest, Shamir i Adleman) i predstavlja kriptosistem čija je snaga zasnovana na složenosti. rješavanja problema dekompozicije broja na jednostavne činioce. Prosti brojevi su oni brojevi koji nemaju djelitelje, osim za sebe i jedan. Brojevi koji nemaju zajedničkih djelitelja osim 1 nazivaju se međusobno prosti.
Na primjer, izaberimo dva vrlo velika prosta broja (veliki početni brojevi su potrebni za izgradnju velikih kriptografski jakih ključeva). Definirajmo parametar n kao rezultat množenja p i q. Odaberimo veliki slučajni broj i nazovimo ga d, a on mora biti koprost sa rezultatom množenja (p - 1) * (q - 1). Nađimo broj e za koji vrijedi sljedeća relacija:
(e * d) mod ((p - 1) * (q - 1)) = 1
(mod je ostatak dijeljenja, tj. ako se e pomnoženo sa d podijeli sa ((p - 1) * (q - 1)), onda u ostatku dobijamo 1).
Javni ključ je par brojeva e i n, a privatni ključ je d i n. Prilikom šifriranja, originalni tekst se smatra nizom brojeva, a na svakom njegovom broju izvodimo operaciju:
C (i) = (M (i) e) mod n
Kao rezultat, dobije se sekvenca C (i) koja će činiti kriptotekst.Informacija se kodira prema formuli
M (i) = (C (i) d) mod n
Kao što vidite, dešifriranje zahtijeva poznavanje tajnog ključa.
Pokušajmo s malim brojevima. Postavite p = 3, q = 7. Tada je n = p * q = 21. Izaberite d kao 5. Iz formule (e * 5) mod 12 = 1 izračunajte e = 17. Javni ključ je 17, 21, tajni 5, 21.
Šifrujmo sekvencu "2345":
C (2) = 2 17 mod 21 = 11
C (3) = 3 17 mod 21 = 12
C (4) = 4 17 mod 21 = 16
C (5) = 5 17 mod 21 = 17
Kriptotekst - 11 12 16 17.
Provjerimo dešifriranje:
M (2) = 11 5 mod 21 = 2
M (3) = 12 5 mod 21 = 3
M (4) = 16 5 mod 21 = 4
M (5) = 17 5 mod 21 = 5
Kao što vidite, rezultat je isti.
RSA kriptosistem se široko koristi na Internetu. Kada se korisnik poveže sa sigurnim serverom, on koristi šifrovanje javnog ključa koristeći ideje iz RSA algoritma. Kriptografska snaga RSA zasnovana je na pretpostavci da je izuzetno teško, ako ne i nemoguće, odrediti privatni ključ od javnog ključa. To je zahtijevalo rješavanje problema postojanja djelitelja ogromnog cijelog broja. Do sada to niko nije riješio analitičkim metodama, a RSA algoritam se može razbiti samo iscrpnom pretragom.
Dakle, asimetrični kriptografski sistemi su sistemi koji koriste različite ključeve za šifrovanje i dešifrovanje. Jedan od ključeva se čak može objaviti. U ovom slučaju, dešifriranje podataka pomoću poznatog ključa je nemoguće.
Zaključak
Kriptografija je nauka o matematičkim metodama osiguravanja povjerljivosti (nemogućnost čitanja informacija od strane autsajdera) i autentičnosti (integritet i autentičnost autorstva, kao i nemogućnost poricanja autorstva) informacija. U početku je kriptografija proučavala metode šifriranja informacija - reverzibilnu transformaciju otvorenog (originalnog) teksta na osnovu tajnog algoritma i ključa u šifrirani tekst. Tradicionalna kriptografija čini dio simetričnih kriptosistema u kojima se šifriranje i dešifriranje izvode korištenjem istog tajnog ključa. Pored ovog odeljka, moderna kriptografija uključuje asimetrične kriptosisteme, sisteme elektronskog digitalnog potpisa (EDS), heš funkcije, upravljanje ključevima, dobijanje skrivenih informacija, kvantnu kriptografiju.
Kriptografija je jedan od najmoćnijih alata za osiguranje povjerljivosti i kontrolu integriteta informacija. Na mnogo načina, on je ključan za regulatore sigurnosti softvera i hardvera. Na primjer, za prijenosne računare, koje je izuzetno teško fizički zaštititi, samo kriptografija može garantirati povjerljivost informacija čak i u slučaju krađe.
Bibliografija
1. Zlatopolsky D.M. Najjednostavniji načini šifriranja teksta. /D.M. Zlatopoljski - M.: Čiste prude, 2007
2. Moldovyan A. Kriptografija. /A. Moldovyan, N.A. Moldovyan, B. Ya. Sovjeti - SPb: Lan, 2001
3. Yakovlev A.V., Bezbogov A.A., Rodin V.V., Shamkin V.N. Zaštita kriptografskih informacija. / Studijski vodič - Tambov: Izdavačka kuća Tamb. stanje tech. univerzitet, 2006
4.http: // ru. wikipedia.org
5.http: //cryptoblog.ru
6.http: //Stfw.ru
7.http: //www.contrterror. tsure.ru
Moldovyan A. Kriptografija. / A. Moldovyan, N. A. Moldovyan, B. Ya. Sovetov - SPb: Lan, 2001.
Djelovanje u oblasti informacionih tehnologija. Dakle, izučavanje izbornog predmeta „Računar i informaciona bezbednost“ iz obrazovne oblasti „Informatika“ može se smatrati relevantnim i značajnim za starije razrede. Kurs je fokusiran na pripremu mlađe generacije za život i rad u potpuno novim uslovima informacionog društva, u kojem se rešavaju pitanja obezbeđivanja...
Sastoji se u sljedećem. Svako slovo poruke zamjenjuje se drugim, koje je u ruskom alfabetu tri pozicije dalje od originala. Tako je slovo A zamijenjeno sa G, B sa D, i tako dalje do slova L, koje je zamijenjeno sa Z, zatim E u A, Y u B i, konačno, Z u C.
ABVGDEEZHZYKLMNOPRSTUFHTSZHSCHYEYUYA Listing 1.1. Originalna abeceda
| Presretnuti kriptogram ČSÛÉÛʺ̱ | |||
| 1 | STYAYUYA | 17 | CALL |
| 2 | SHUAYAH | 18 | IHPOPL |
| 3 | JFBABE | 19 | YDRPRM |
| 4 | YHVBVYU | 20 | KESRSN |
| 5 | LTSGVHYA | 21 | LETSTO |
| 6 | ECHDGDA | 22 | MZHUTUP |
| 7 | YUSHEDEB | 23 | NZFUFR |
| 8 | YASHEYEV | 24 | OIHFHS |
| 9 | AJOZHG | 25 | PYCHTST |
| 10 | BYZZHD | 26 | RKCHTSCHU |
| 11 | VISIER | 27 | SLŠČŠF |
| 12 | Gaillieu | 28 | TMSCHSCH |
| 13 | DUKYKZH | 29 | UNSCHYTS |
| 14 | EYALKLZ | 30 | FOOYYCH |
| 15 | YOAMLMI | 31 | HNYL |
| 16 | JBNMNY | 32 | CRESHCH |
Vidimo da je jedina riječ koja ima smisla POZIV. Ova riječ je na 17. mjestu. Stoga, ako se šifrirani tekst pomakne 17 pozicija naprijed, dobit će se otvoreni tekst. To znači da da bi se primio šifrirani tekst, otvoreni tekst mora biti pomjeren za (33-17) = 16 pozicija. Tako smo to dobili kod šifrovanja ključa n = 16.
Pošto nijedan drugi pomak nije rezultirao smislenom porukom, najvjerovatnije smo ovu poruku ispravno dekodirali. Ova pretpostavka o jedinstvenosti rješenja je sasvim opravdana kada je originalna poruka sastavljena na jednom od prirodnih jezika (u razmatranom primjeru - ruskom) i sadrži više od pet ili šest znakova. Ali ako je poruka vrlo kratka, može postojati nekoliko mogućih rješenja. Jedino rješenje je također vrlo teško pronaći ako se originalna poruka, na primjer, sastoji od brojeva.
Tako, na primjer, neka se originalna abeceda sastoji od arapskih brojeva, odnosno ima oblik
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9.
Jedan od pretplatnika želi drugom poslati tajnu šifru brave, koja se sastoji od pet cifara i jednaka je 12345. Pošiljalac i primalac su se unaprijed dogovorili da će ključ za šifriranje n biti jednak 3. Pošiljalac šifrira originalnu poruku 12345 odabranim ključem, prima 45678 i prosljeđuje primljenu vrijednost svom pretplatniku. Možda će neprijatelj presresti kriptogram i pokušati ga otvoriti, koristeći, kao i prije, metodu sekvencijalne brute sile. Budući da se originalna abeceda sastojala od 10 znakova, vrijednost ključa može biti u rasponu od 1 do 9. Zapišimo, kao i ranije, sve opcije koje se dobijaju pomeranjem svakog znaka presretnute poruke za 1, 2, 3, ..., 9 pozicija (
Tema: „Kriptografija. Šifre, njihovi tipovi i svojstva "
Uvod
Činjenica da informacije imaju vrijednost, ljudi su odavno shvatili - nije uzalud da je prepiska moćnika ovoga svijeta dugo bila predmet velike pažnje njihovih neprijatelja i prijatelja. Tada se pojavio zadatak zaštite ove prepiske od pretjerano znatiželjnih očiju. Drevni ljudi su pokušavali koristiti različite metode da riješe ovaj problem, a jedan od njih je bilo tajno pisanje - sposobnost sastavljanja poruka na takav način da je njeno značenje bilo nedostupno nikome osim onima koji su inicirani u tajnu. Postoje dokazi da umjetnost kriptografije datira još iz predantičkih vremena. Kroz svoju viševekovnu istoriju, sve do nedavno, ova umetnost je služila nekolicini, uglavnom vrhu društva, ne prelazeći dalje od rezidencija šefova država, ambasada i – naravno – obaveštajnih misija. A prije samo nekoliko decenija sve se radikalno promijenilo - informacije su dobile samostalnu komercijalnu vrijednost i postale rasprostranjena, gotovo obična roba. Proizvodi se, skladišti, transportuje, prodaje i kupuje, te se stoga krade i krivotvori, te stoga mora biti zaštićen. Moderno društvo sve više postaje informaciono vođeno, uspjeh bilo koje vrste aktivnosti sve više ovisi o posjedovanju određenih informacija i nedostatku istih kod konkurenata. I što se ovaj efekat jače manifestuje, veći su potencijalni gubici od zloupotrebe u informacionoj sferi i veća je potreba za zaštitom informacija.
Široka upotreba kompjuterskih tehnologija i konstantno povećanje obima tokova informacija uzrokuju stalno povećanje interesa za kriptografiju. U posljednje vrijeme sve je veća uloga softvera za sigurnost informacija, koji ne zahtijeva velike financijske troškove u odnosu na hardverske kriptosisteme. Moderne metode šifriranja garantiraju gotovo apsolutnu zaštitu podataka.
Svrha ovaj rad je upoznavanje sa kriptografijom; šifre, njihove vrste i svojstva.
Zadaci:
Naučite o kriptografiji
Razmotrite šifre, njihove vrste i svojstva
1. Istorija kriptografije
Prije nego što pređemo na stvarnu historiju kriptografije, potrebno je prokomentirati niz definicija, jer će bez toga sve sljedeće biti "malo" teško razumjeti:
Ispod povjerljivost razumjeti nemogućnost dobijanja informacija iz transformiranog niza bez poznavanja dodatnih informacija (ključa).
Autentičnost informacije se sastoje od autentičnosti autorstva i integriteta.
Kriptanaliza kombinuje matematičke metode kršenja povjerljivosti i autentičnosti informacija bez poznavanja ključeva.
Abeceda - konačan skup znakova koji se koristi za kodiranje informacija.
Tekst - uređeni skup abecednih elemenata. Primjeri alfabeta uključuju sljedeće:
abeceda Z 33 - 32 slova ruskog alfabeta (isključujući "ë") i razmak;
abeceda Z 256 - znakovi uključeni u standardne ASCII i KOI-8 kodove;
binarna abeceda - Z 2 = {0, 1};
oktalno ili heksadecimalno pismo
Ispod šifra se podrazumijeva kao skup reverzibilnih transformacija skupa otvorenih podataka u skup šifriranih podataka specificiranih algoritmom kriptografske transformacije. U šifri se uvijek razlikuju dva elementa: algoritam i ključ. Algoritam vam omogućava da koristite relativno kratak ključ za šifriranje proizvoljno velikog teksta.
Kriptografski sistem , ili šifra je porodica T reverzibilne konverzije otvorenog teksta u šifrirani tekst. Članovi ove porodice mogu se upariti jedan na jedan sa brojem k pozvao ključ. Transformacija Tk određena odgovarajućim algoritmom i ključnom vrijednošću k .
Ključ - specifično tajno stanje nekih parametara algoritma kriptografske transformacije podataka, koje osigurava izbor jedne opcije iz skupa svih mogućih za ovaj algoritam. Tajnost ključa treba da osigura nemogućnost povratka originalnog teksta iz šifrovanog.
Ključni prostor K je skup mogućih vrijednosti ključa.
Tipično, ključ je niz uzastopnih slova abecede. Treba razlikovati koncepte "ključa" i "lozinke". Lozinka je također tajni niz slova abecede, međutim, ne koristi se za šifriranje (kao ključ), već za autentifikaciju subjekata.
Elektronski (digitalni) potpis naziva se njegova kriptografska transformacija priložena tekstu, koja omogućava da se, kada tekst primi drugi korisnik, provjeri autorstvo i integritet poruke.
Enkripcija podaci su proces pretvaranja otvorenih podataka u šifrirane šifrom, i dešifrovanje podaci - proces pretvaranja privatnih podataka u otvorene podatke pomoću šifre.
Dešifrovanje je proces pretvaranja privatnih podataka u otvorene podatke sa nepoznatim ključem i, eventualno, nepoznatim algoritmom, tj. metode kriptoanalize.
Enkripcija naziva proces šifriranja ili dešifriranja podataka. Takođe, termin enkripcija se koristi kao sinonim za šifrovanje. Međutim, netačno je koristiti izraz „kodiranje“ kao sinonim za šifriranje (i umjesto „šifra“ - „šifra“), budući da se kodiranje obično podrazumijeva kao predstavljanje informacija u obliku znakova (slova abecede).
Kripto otpor naziva se karakteristika šifre, koja određuje njenu otpornost na dešifrovanje. Obično je ova karakteristika određena vremenskim periodom potrebnim za dešifriranje.
Sa širenjem pisanja u ljudskom društvu, javila se potreba za razmjenom pisama i poruka, zbog čega je bilo potrebno sakriti sadržaj pisanih poruka od autsajdera. Metode skrivanja sadržaja pisanih poruka mogu se podijeliti u tri grupe. Prva grupa uključuje metode maskiranja ili steganografije, koje skrivaju samu činjenicu prisustva poruke; drugu grupu čine različite metode kriptografije ili kriptografije ( od grčkih reči ktyptos- tajna i grapho- pisanje); metode treće grupe su usmjerene na stvaranje posebnih tehničkih uređaja, klasifikujući informacije.
U istoriji kriptografije mogu se uslovno razlikovati četiri faze: naivna, formalna, naučna, kompjuterska.
1. Za naivna kriptografija ( prije početka XVI vijeka), karakteristična je upotreba bilo kakvih, obično primitivnih, metoda zbunjivanja neprijatelja u pogledu sadržaja šifriranih tekstova. U početnoj fazi korištene su metode šifriranja i steganografije za zaštitu informacija koje su povezane, ali nisu identične kriptografiji.
Većina korištenih šifri svodila se na permutaciju ili jednoazbučnu zamjenu. Jedan od prvih zabilježenih primjera je Cezarova šifra, koja se sastoji u zamjeni svakog slova originalnog teksta drugim, udaljenim od njega u abecedi određenim brojem pozicija. Druga šifra, Polibijski kvadrat, koja se pripisuje grčkom piscu Polibiju, je opća zamjena mono-abeceda, koja se izvodi pomoću kvadratne tablice nasumično popunjene abecedom (za grčko pismo, veličina je 5 × 5). Svako slovo originalnog teksta zamjenjuje se slovom u kvadratu ispod njega.
2. Stage formalna kriptografija ( kasno 15. - početak 20. stoljeća) povezuje se s pojavom formaliziranih i relativno otpornih na ručnu kriptoanalizu šifri. U evropskim zemljama to se dogodilo tokom renesanse, kada je razvoj nauke i trgovine stvorio potražnju za pouzdanim načinima zaštite informacija. Važna uloga u ovoj fazi pripada Leonu Batisti Albertiju, italijanskom arhitekti koji je jedan od prvih predložio višeazbučnu zamjenu. Ovaj kod, nazvan po diplomati iz 16. veka. Blaise Viginera, sastojao se u sekvencijalnom "dodavanju" slova originalnog teksta pomoću ključa (procedura se može olakšati pomoću posebne tablice). Njegovo djelo "Traktat o šifri" smatra se prvim naučnim radom u kriptologiji. Jedno od prvih objavljenih radova, u kojem su generalizovani i formulisani algoritmi šifrovanja poznatih u to vreme, je delo „Poligrafija“ nemačkog opata Johana Trisemusa. Autor je dva mala, ali važna otkrića: načina popunjavanja Polibijskog kvadrata (prve pozicije su popunjene lako pamtljivom ključnom riječi, ostale - preostalim slovima abecede) i šifriranjem parova slova (bigrami). Jednostavna, ali uporna metoda višeazbučne zamjene (zamjena bigrama) je Playferova šifra, koja je otkrivena početkom 19. stoljeća. Charles Wheatstone. Wheatstone također pripada važnom poboljšanju - enkripciji "dvostruki kvadrat". Playferove i Wheatstone šifre su korištene do Prvog svjetskog rata, jer ih je bilo teško rukovati ručnom kriptoanalizom. U XIX veku. Holanđanin Kerkhoff formulirao je glavni zahtjev za kriptografske sisteme, koji ostaje relevantan do danas: tajnost šifri treba da se zasniva na tajnosti ključa, ali ne i na algoritmu .
Konačno, posljednja riječ u prednaučnoj kriptografiji, koja je omogućila još veću kriptografsku snagu, a također je omogućila automatizaciju procesa šifriranja, bili su rotacijski kriptosistemi.
Jedan od prvih takvih sistema bila je mehanička mašina koju je 1790. izumeo Thomas Jefferson. Višeabecedna supstitucija uz pomoć rotacione mašine ostvaruje se menjanjem međusobnog položaja rotirajućih rotora, od kojih svaki vrši supstituciju "ušivenu" u njega.
Rotacione mašine su dobile praktičnu distribuciju tek početkom 20. veka. Jedna od prvih praktično korištenih mašina bila je njemačka Enigma, koju je 1917. razvio Edward Hebern, a poboljšao Arthur Kirch. Rotacione mašine su se aktivno koristile tokom Drugog svetskog rata. Pored nemačke mašine Enigma, korišćeni su i uređaji Sigaba. ( SAD), Tureh (UK), crvena, narandžasta i ljubičasta ( Japan). Rotacioni sistemi su vrhunac formalne kriptografije, pošto su veoma jake šifre bile relativno lake za implementaciju. Uspješni kripto napadi na rotacijske sisteme postali su mogući tek s pojavom kompjutera početkom 40-ih.
3. Glavna prepoznatljiva karakteristika naučna kriptografija ( 1930 - 60-ih) - pojava kriptosistema sa rigoroznim matematičkim opravdanjem kriptografske snage. Do početka 30-ih godina. konačno su se formirale grane matematike koje su naučna osnova kriptologije: teorija vjerovatnoće i matematička statistika, opća algebra, teorija brojeva, teorija algoritama, teorija informacija i kibernetika počinju se aktivno razvijati. Svojevrsna prekretnica bio je rad Claudea Shanona "Teorija komunikacije u tajnim sistemima", koji je sažimao naučnu osnovu za kriptografiju i kriptoanalizu. Od tada se počelo govoriti o kriptologiji (od grčkog kriptos- tajna i logos- poruka) - nauka o transformaciji informacija kako bi se osigurala njihova tajnost. Faza razvoja kriptografije i kriptoanalize prije 1949. nazvana je prednaučna kriptologija.
Shannon je uveo koncepte "disperzije" i "miješanja", potkrijepio mogućnost stvaranja proizvoljno jakih kriptosistema. Šezdesetih godina. vodeće kriptografske škole pristupile su stvaranju blok šifri , još otporniji u poređenju sa rotacionim kriptosistemima, međutim, dopušta praktičnu primenu samo u obliku digitalnih elektronskih uređaja.
4. Kompjuterska kriptografija ( od 1970-ih) duguje svoj izgled računarskim objektima sa performansama dovoljnim za implementaciju kriptosistema koji pružaju nekoliko redova veličine veću kriptografsku snagu od „ručnih“ i „mehaničkih“ šifri pri visokim stopama enkripcije.
Blok šifre su postale prva klasa kriptosistema, čija je praktična primena postala moguća sa pojavom moćnih i kompaktnih računarskih sredstava. 70-ih godina. razvijen je američki standard DES enkripcije. Jedan od njegovih autora, Horst Feistel, opisao je model blok-šifara, na osnovu kojih su izgrađeni drugi, sigurniji simetrični kriptosistemi, uključujući domaći standard šifriranja GOST 28147-89.
Sa pojavom DES Obogaćena je i kriptoanaliza, za napade na američki algoritam stvoreno je nekoliko novih tipova kriptoanalize (linearne, diferencijalne, itd.), čija je praktična implementacija, opet, bila moguća tek pojavom moćnih računarskih sistema. Sredinom 70-ih. Dvadeseti vijek je doživio pravi proboj u modernoj kriptografiji - pojavu asimetričnih kriptosistema koji nisu zahtijevali prijenos tajnog ključa između strana. Ovdje se polazištem smatra rad koji su 1976. objavili Whitfield Diffie i Martin Hellman pod nazivom "Novi smjerovi u modernoj kriptografiji". Bio je prvi koji je formulisao principe razmjene šifriranih informacija bez razmjene tajnog ključa. Ralph Merkley je samostalno pristupio ideji asimetričnih kriptosistema. Nekoliko godina kasnije, Ron Rivest, Adi Shamir i Leonard Adleman otkrili su sistem RSA, prvi praktični asimetrični kriptosistem, čija je robusnost bila zasnovana na problemu faktorizacije velikih prostih brojeva. Asimetrična kriptografija otvorila je nekoliko novih primijenjenih područja odjednom, posebno sisteme elektronskog digitalnog potpisa ( EDS) i elektronski novac.
1980-ih i 90-ih godina. pojavili su se potpuno novi pravci kriptografije: probabilistička enkripcija, kvantna kriptografija i drugi. Svest o njihovoj praktičnoj vrednosti tek dolazi. Zadatak poboljšanja simetričnih kriptosistema je također relevantan. U istom periodu razvijene su ne-Faystel šifre (SAFER, RC6, itd.), a 2000. godine, nakon otvorenog međunarodnog konkursa, usvojen je novi nacionalni standard šifriranja za Sjedinjene Države - AES .
Tako smo naučili sljedeće:
Kriptologija je nauka o transformaciji informacija kako bi se osigurala njihova tajnost, a sastoji se od dvije grane: kriptografije i kriptoanalize.
Kriptoanaliza je nauka (i praksa njene primene) o metodama i metodama razbijanja šifri.
Kriptografija je nauka o tome kako transformirati (šifrirati) informacije kako bi ih zaštitili od ilegalnih korisnika. Istorijski gledano, prvi zadatak kriptografije bio je zaštititi poslane tekstualne poruke od neovlaštenog upoznavanja sa njihovim sadržajem, poznatim samo pošiljaocu i primatelju, sve metode šifriranja samo su razvoj ove filozofske ideje. Usložnjavanjem informacionih interakcija u ljudskom društvu nastajali su i nastajali su novi zadaci njihove zaštite, neki od njih su rješavani u okviru kriptografije, što je zahtijevalo razvoj novih pristupa i metoda.
2. Šifre, njihovi tipovi i svojstva
U kriptografiji, kriptografski sistemi (ili šifre) se klasifikuju na sledeći način:
simetričnih kriptosistema
asimetrični kriptosistemi
2.1 Simetrični kriptografski sistemi
Pod simetričnim kriptografskim sistemima podrazumijevaju se oni kriptosistemi u kojima se isti tajni ključ koristi za šifriranje i dešifriranje. Čitava raznolikost simetričnih kriptosistema zasnovana je na sljedećim baznim klasama:
I. Mono - i višeabecedne zamjene.
Monoalfabetske zamjene su najjednostavniji tip transformacije, koji se sastoji u zamjeni znakova originalnog teksta drugim (istog alfabeta) prema manje ili više složenom pravilu. U slučaju monoabecednih zamjena, svaki znak originalnog teksta se pretvara u znak šifriranog teksta prema istom zakonu. Uz zamjenu sa više alfabeta, zakon transformacije se mijenja od simbola do simbola. Jedna te ista šifra može se smatrati mono- i višeazbučnom, ovisno o definiranom alfabetu.
Na primjer, najjednostavnija varijanta je direktna (jednostavna) zamjena, gdje se slova šifrirane poruke zamjenjuju drugim slovima iste ili neke druge abecede. Zamjenska tablica može izgledati ovako:
Koristeći ovu tabelu, šifrovaćemo reč pobeda. Dobijamo sljedeće: btpzrs
II. permutacije - također jednostavna metoda kriptografske transformacije, koja se sastoji u preuređenju znakova originalnog teksta prema određenom pravilu. Permutacijske šifre se trenutno ne koriste u svom čistom obliku, jer im je kriptografska snaga nedovoljna, ali su uključene kao element u mnoge moderne kriptosisteme.
Najjednostavnija permutacija je da se originalni tekst napiše obrnuto i istovremeno podijeli šifru na pet slova. Na primjer, iz fraze
NEKA BUDE KAKO HOĆEMO
dobijate sledeći šifrovani tekst:
ILETO HYMKA KKATT EDUB TSPP
Poslednjih pet nedostaje jedno slovo. Dakle, prije šifriranja izvornog izraza, treba ga dopuniti beznačajnim slovom (na primjer, O) na višestruko od pet, tada će šifrogram, uprkos takvim manjim promjenama, izgledati drugačije:
OILET OHYMK AKKAT TEDUB LTSUP
III. Blok šifre - familija reverzibilnih transformacija blokova (dijelova fiksne dužine) originalnog teksta. U stvari, blok šifra je sistem zamjene na abecedi blokova. Može biti mono ili višeabecedni ovisno o načinu blok šifriranja. Drugim riječima, kod šifriranja blokova, informacije se dijele na blokove fiksne dužine i šifrirane blok po blok. Blok šifre su dva glavna tipa: permutacijske šifre (transpozicija, permutacija, P-kutije) i zamjenske šifre (zamjene, S-kutije). Trenutno su blok šifre najčešće u praksi.
Američki standard za zatvaranje kriptografskih podataka DES ( Standard šifriranja podataka), usvojen 1978. godine, tipičan je predstavnik porodice blok šifriranja i jedan od najčešćih standarda za šifriranje kriptografskih podataka koji se koriste u Sjedinjenim Državama. Ova šifra omogućava efikasnu implementaciju hardvera i softvera, a moguće je postići i brzinu šifriranja do nekoliko megabajta u sekundi. Metodu na kojoj se temelji ovaj standard prvobitno je razvio IBM za svoje potrebe. Reviziju je izvršila Američka agencija za nacionalnu sigurnost i nije našla nikakvu statističku ili matematičku grešku u njoj.
DES ima blokove od 64 bita i baziran je na 16-strukoj permutaciji podataka, također koristi 56-bitni ključ za enkripciju. Postoji nekoliko načina rada DES: Electronic Kod knjiga ( ECB) i Cipher Blokiraj ulančavanje ( CBC) .56 bita je 8 sedmobitnih znakova, tj. lozinka ne može imati više od osam slova. Ako se, osim toga, koriste samo slova i brojevi, tada će broj mogućih opcija biti znatno manji od maksimalno mogućih 256. Međutim, ovaj algoritam, kao prvo iskustvo standarda šifriranja, ima niz nedostataka. Od svog nastanka DES, kompjuterska tehnologija se toliko brzo razvila da je postalo moguće izvršiti iscrpnu pretragu ključeva i na taj način otkriti šifru. Godine 1998. napravljena je mašina koja je mogla vratiti ključ u prosječno vrijeme od tri dana. dakle, DES, kada se koristi na standardni način, već je postao daleko od optimalnog izbora za ispunjavanje zahtjeva tajnosti podataka. Kasnije su se modifikacije počele pojavljivati. DESa od kojih je jedan Triple Des("Triple DES" - pošto šifrira informacije tri puta sa uobičajenim DESom). Oslobođen je glavnog nedostatka prethodne verzije - kratkog ključa: ovdje je dvostruko duži. Ali, kako se ispostavilo, Triple DES naslijedio druge slabosti svog prethodnika: nedostatak paralelnih računanja sa enkripcijom i malu brzinu.
IV. žvakanje - transformacija originalnog teksta, u kojoj se znakovi originalnog teksta dodaju znakovima pseudo-slučajnog niza (gama) generiranog prema određenom pravilu. Bilo koji niz nasumičnih simbola može se koristiti kao raspon. Postupak nametanja gama na originalni tekst može se obaviti na dva načina. U prvoj metodi, znakovi originalnog teksta i raspon zamjenjuju se digitalnim ekvivalentima, koji se zatim po modulu dodaju k, gdje k - broj znakova u abecedi. U drugoj metodi, simboli originalnog teksta i gama su predstavljeni kao binarni kod, zatim se odgovarajući bitovi dodaju po modulu 2. Umjesto sabiranja po modulu 2, za gama mapiranje se mogu koristiti druge logičke operacije.
Dakle, simetrični kriptografski sistemi su kriptosistemi u kojima se isti ključ koristi za šifrovanje i dešifrovanje. Kombinovana upotreba nekoliko različitih metoda šifriranja je prilično efikasan način povećanja snage enkripcije. Glavni nedostatak simetrične enkripcije je taj što tajni ključ mora biti poznat i pošiljaocu i primaocu.
2.2 Asimetrični kriptografski sistemi
Druga široka klasa kriptografskih sistema su takozvani asimetrični ili sistemi sa dva ključa. Ove sisteme karakteriše činjenica da se za šifrovanje i za dešifrovanje koriste različiti ključevi, međusobno povezani nekom zavisnošću. Upotreba takvih šifri postala je moguća zahvaljujući K. Shannon-u, koji je predložio da se šifra izgradi na takav način da bi njeno otkrivanje bilo ekvivalentno rješavanju matematičkog problema koji zahtijeva izvođenje proračuna koji prevazilaze mogućnosti modernih računara (na primjer, operacije sa velikim prostim brojevima i njihovim proizvodima). Jedan od ključeva (na primjer, ključ za šifriranje) može biti javno dostupan, u kom slučaju problem dobivanja zajedničkog tajnog ključa za komunikaciju nestaje. Ako ključ za dešifriranje učinite javno dostupnim, onda na osnovu rezultirajućeg sistema možete izgraditi sistem autentikacije za poslane poruke. Budući da je u većini slučajeva jedan ključ iz para objavljen, takvi sistemi se nazivaju i kriptosistemi javnog ključa. Prvi ključ nije tajan i može ga objaviti za korištenje svim korisnicima sistema koji šifriraju podatke. Podaci se ne mogu dešifrirati pomoću poznatog ključa. Da bi dešifrovao podatke, primalac šifrovane informacije koristi drugi ključ, koji je tajni. Naravno, ključ za dešifriranje se ne može odrediti iz ključa za šifriranje.
Centralni koncept u asimetričnim kriptografskim sistemima je koncept jednosmjerne funkcije.
Jednosmjerna funkcija se podrazumijeva kao efektivno izračunava funkcija, za koju ne postoje efikasni algoritmi za invertiranje (tj. za pronalaženje barem jedne vrijednosti argumenta po datoj vrijednosti funkcije).
Funkcija zamke je jednosmjerna funkcija za koju je inverznu funkciju lako izračunati ako postoje dodatne informacije, a tešku ako takve informacije nema.
Sve šifre ove klase su bazirane na takozvanim hook funkcijama. Primjer takve funkcije je operacija množenja. Veoma je lako izračunati proizvod dva cela broja, ali ne postoje efikasni algoritmi za izvođenje inverzne operacije (dekomponovanje broja na celobrojne faktore). Obrnuta transformacija je moguća samo ako su poznate neke dodatne informacije.
Takozvane hash funkcije se vrlo često koriste u kriptografiji. Hash funkcije su jednosmjerne funkcije koje su dizajnirane za provjeru integriteta podataka. Kada se informacije prenesu na strani pošiljaoca, one se heširaju, heš se prenosi primaocu zajedno sa porukom, a primalac ponovo izračunava heš ove informacije. Ako se oba heša podudaraju, to znači da su informacije prenijete bez izobličenja. Tema hash funkcija je prilično opsežna i zanimljiva. A polje njegove primjene je mnogo više od obične kriptografije.
Trenutno je najrazvijenija metoda kriptografske zaštite informacija sa poznatim ključem RSA, nazvan po početnim slovima imena svojih pronalazača (Rivest, Shamir i Adleman) i predstavlja kriptosistem čija je snaga zasnovana na složenosti rješavanja problema dekompozicije broja na proste faktore. Prosti brojevi su oni brojevi koji nemaju djelitelje, osim za sebe i jedan. Brojevi koji nemaju zajedničkih djelitelja osim 1 nazivaju se međusobno prosti.
Na primjer, izaberimo dva vrlo velika prosta broja (veliki početni brojevi su potrebni za izgradnju velikih kriptografski jakih ključeva). Definirajmo parametar n kao rezultat množenja p i q. Odaberimo veliki slučajni broj i nazovimo ga d, a on mora biti koprost sa rezultatom množenja (p - 1) * (q - 1). Nađimo broj e za koji vrijedi sljedeća relacija:
(e * d) mod ((p - 1) * (q - 1)) = 1
(mod je ostatak dijeljenja, tj. ako se e pomnoženo sa d podijeli sa ((p - 1) * (q - 1)), onda u ostatku dobijamo 1).
Javni ključ je par brojeva e i n, a privatni ključ je d i n. Prilikom šifriranja, originalni tekst se smatra nizom brojeva, a na svakom njegovom broju izvodimo operaciju:
C (i) = (M (i) e) modn
Kao rezultat, dobije se sekvenca C (i) koja će činiti kriptotekst.Informacija se kodira prema formuli
M (i) = (C (i) d) modn
Kao što vidite, dešifriranje zahtijeva poznavanje tajnog ključa.
Pokušajmo s malim brojevima. Postavite p = 3, q = 7. Tada je n = p * q = 21. Izaberite d kao 5. Iz formule (e * 5) mod 12 = 1 izračunajte e = 17. Javni ključ je 17, 21, tajni 5, 21.
Šifrujmo sekvencu "2345":
C (2) = 217 mod 21 = 11
C (3) = 317 mod 21 = 12
C (4) = 417 mod 21 = 16
C (5) = 517 mod 21 = 17
Kriptotekst - 11 12 16 17.
Provjerimo dešifriranje:
M (2) = 115 mod 21 = 2
M (3) = 125 mod 21 = 3
M (4) = 165 mod 21 = 4
M (5) = 175 mod 21 = 5
Kao što vidite, rezultat je isti.
Kriptosistem RSAširoko se koristi na internetu. Kada se korisnik poveže sa sigurnim serverom, tada se primenjuje šifrovanje javnog ključa koristeći ideje algoritma RSA... Kripto otpor RSA na osnovu pretpostavke da je izuzetno teško, ako ne i nemoguće, odrediti privatni ključ od javnog. To je zahtijevalo rješavanje problema postojanja djelitelja ogromnog cijelog broja. Do sada to niko nije riješio analitičkim metodama i algoritmom RSA može se hakovati samo grubom silom.
Dakle, asimetrični kriptografski sistemi su sistemi koji koriste različite ključeve za šifrovanje i dešifrovanje. Jedan od ključeva se čak može objaviti. U ovom slučaju, dešifriranje podataka pomoću poznatog ključa je nemoguće.
Zaključak
Kriptografija je nauka o matematičkim metodama osiguravanja povjerljivosti (nemogućnost čitanja informacija od strane autsajdera) i autentičnosti (integritet i autentičnost autorstva, kao i nemogućnost poricanja autorstva) informacija. U početku je kriptografija proučavala metode šifriranja informacija - reverzibilnu transformaciju otvorenog (originalnog) teksta na osnovu tajnog algoritma i ključa u šifrirani tekst. Tradicionalna kriptografija čini dio simetričnih kriptosistema u kojima se šifriranje i dešifriranje izvode korištenjem istog tajnog ključa. Pored ovog odeljka, moderna kriptografija uključuje asimetrične kriptosisteme, sisteme elektronskog digitalnog potpisa (EDS), heš funkcije, upravljanje ključevima, dobijanje skrivenih informacija, kvantnu kriptografiju.
Kriptografija je jedan od najmoćnijih alata za osiguranje povjerljivosti i kontrolu integriteta informacija. Na mnogo načina, on je ključan za regulatore sigurnosti softvera i hardvera. Na primjer, za prijenosne računare, koje je izuzetno teško fizički zaštititi, samo kriptografija može garantirati povjerljivost informacija čak i u slučaju krađe.
Bibliografija
1. Zlatopolsky D.M. Najjednostavniji načini šifriranja teksta. /D.M. Zlatopoljski - M.: Čiste prude, 2007
2. Moldovyan A. Kriptografija. /A. Moldovyan, N.A. Moldovyan, B. Ya. Sovjeti - SPb: Lan, 2001
3. Yakovlev A.V., Bezbogov A.A., Rodin V.V., Shamkin V.N. Zaštita kriptografskih informacija. / Studijski vodič - Tambov: Izdavačka kuća Tamb. stanje tech. univerzitet, 2006
U našem kompjuterskom dobu, čovječanstvo sve više odbija pohranjivanje informacija u rukopisnom ili štampanom obliku, preferirajući dokumente za to. I ako su ranije samo krali papire ili pergamente, sada su elektronske informacije koje su hakovane. Isti algoritmi za enkripciju podataka poznati su od pamtivijeka. Mnoge civilizacije su radije šifrovale svoje jedinstveno znanje tako da ga može dobiti samo upućena osoba. Ali da vidimo kako se sve to prikazuje u našem svijetu.
Šta je sistem za šifrovanje podataka?
Prvo, morate odlučiti koji su kriptografski sistemi općenito. Grubo rečeno, radi se o posebnom algoritmu za snimanje informacija koje bi bile razumljive samo određenom krugu ljudi.
U tom smislu, za autsajdera, sve što vidi trebalo bi (a u principu i jeste) izgledati kao besmislen skup simbola. Takav niz mogu pročitati samo oni koji znaju pravila njihovog uređenja. Najjednostavniji primjer je definiranje algoritma za šifriranje riječima napisanim, recimo, unatrag. Naravno, ovo je najprimitivnija stvar koju možete smisliti. Podrazumijeva se da ako poznajete pravila snimanja, neće biti teško vratiti originalni tekst.
Zašto je ovo potrebno?
Zašto je sve ovo izmišljeno verovatno ne vredi objašnjavati. Pogledajte, na kraju krajeva, kolika je količina znanja koja je ostala od drevnih civilizacija danas šifrovana. Ili drevni nisu htjeli da to saznamo, ili je sve to učinjeno kako bi ih čovjek mogao koristiti tek kada dostigne željeni nivo razvoja - za sada se o tome može samo nagađati.
Međutim, ako govorimo o današnjem svijetu, informacijska sigurnost postaje jedan od najvećih problema. Procijenite sami, jer koliko dokumenata ima u istim arhivama, o kojima vlade nekih zemalja ne bi htjele da šire, koliko tajnih razvoja, koliko novih tehnologija. Ali sve je to, uglavnom, primarni cilj takozvanih hakera u klasičnom smislu te riječi.
Pada mi na pamet samo jedna fraza, koja je postala klasik principa djelovanja Nathana Rothschilda: "Ko posjeduje informacije, taj posjeduje svijet." I zato informacije moraju biti zaštićene od znatiželjnih očiju, kako ih neko drugi ne bi koristio u svoje sebične svrhe.
Kriptografija: početna tačka
Sada, pre nego što razmotrimo samu strukturu koju ima bilo koji algoritam za šifrovanje, zaronimo malo u istoriju, u ona daleka vremena kada je ova nauka bila tek u povojima.
Vjeruje se da se umjetnost skrivanja podataka počela aktivno razvijati prije nekoliko milenijuma. Primat se pripisuje starim Sumeranima, kralju Solomonu i egipatskim svećenicima. Tek mnogo kasnije pojavili su se isti runski znakovi i simboli. Ali evo šta je zanimljivo: ponekad je algoritam šifriranja za tekstove (a u to vrijeme su bili šifrirani) bio takav da je u istom znaku moglo značiti ne samo jedno slovo, već i cijelu riječ, koncept ili čak rečenicu. Zbog toga, dešifriranje takvih tekstova, čak i uz prisustvo modernih kriptografskih sistema koji omogućavaju vraćanje izvornog oblika bilo kojeg teksta, postaje apsolutno nemoguće. U modernim terminima, ovo su prilično napredni, kako se sada kaže, simetrični algoritmi šifriranja. Hajde da se zadržimo na njima odvojeno.
Savremeni svijet: vrste algoritama za šifriranje
Što se tiče zaštite povjerljivih podataka u modernom svijetu, vrijedi se posebno osvrnuti na ona vremena kada su kompjuteri bili nepoznati čovječanstvu. Da ne spominjemo koliko je radova prevedeno od strane alhemičara ili istih templara, pokušavajući sakriti istinite tekstove o znanju koje oni znaju, vrijedno je podsjetiti da se od pojave veze problem samo pogoršavao.
I ovdje se, možda, najpoznatiji uređaj može nazvati njemačkom mašinom za šifriranje iz Drugog svjetskog rata pod nazivom "Enigma", što na engleskom znači "zagonetka". Opet, ovo je primjer kako se koriste algoritmi simetrične enkripcije, čija je suština da enkriptor i dešifrator znaju ključ (algoritam) izvorno korišten za skrivanje podataka.
Danas se takvi kriptosistemi koriste svuda. Najupečatljiviji primjer može se smatrati, recimo, algoritamom koji je međunarodni standard. U smislu kompjuterske terminologije, dozvoljava upotrebu 256-bitnog ključa. Općenito, moderni algoritmi šifriranja su prilično raznoliki i mogu se uvjetno podijeliti u dvije velike klase: simetrične i asimetrične. Oni se, ovisno o području odredišta, danas široko koriste. A izbor algoritma šifriranja izravno ovisi o zadacima i načinu vraćanja informacija u izvornom obliku. Ali koja je razlika između njih?
Simetrični i asimetrični algoritmi šifriranja: u čemu je razlika
Sada da vidimo koja je kardinalna razlika između ovakvih sistema i na kojim principima se zasniva njihova primena u praksi. Kao što je već jasno, algoritmi šifriranja su povezani sa geometrijskim konceptima simetrije i asimetrije. Šta to znači, sada će se saznati.
DES simetrični algoritam enkripcije, razvijen davne 1977. godine, podrazumijeva jedan ključ, koji je navodno poznat dvjema zainteresiranima. Poznavajući takav ključ, nije ga teško primijeniti u praksi za čitanje istog besmislenog skupa znakova, čineći ga, da tako kažem, čitljivim.
Šta su algoritmi asimetrične enkripcije? Ovdje se koriste dva ključa, odnosno jedan se koristi za kodiranje originalne informacije, a drugi za dešifriranje sadržaja i apsolutno nije potrebno da se poklapaju ili da budu istovremeno na strani kodiranja i dekodiranja. Za svakog od njih dovoljan je jedan. Dakle, u vrlo visokom stepenu, oba ključa su isključena od pada u treće ruke. Međutim, s obzirom na trenutnu situaciju, za mnoge uljeze, krađe ovog tipa nisu posebno problematične. Druga stvar je traženje upravo ključa (grubo rečeno, lozinke) koji je pogodan za dešifriranje podataka. A ovdje može biti toliko opcija da će ih čak i najmoderniji računar obraditi nekoliko decenija. Kako je navedeno, nijedan od dostupnih kompjuterskih sistema u svijetu ne može i neće moći da mu hakuje pristup i dobije ono što se zove "prisluškivanje" tokom narednih decenija.
Najpoznatiji i najčešće korišteni algoritmi šifriranja
Ali vratimo se u kompjuterski svijet. Šta danas nude glavni algoritmi za šifrovanje, dizajnirani da zaštite informacije u sadašnjoj fazi razvoja računarske i mobilne tehnologije?
U većini zemalja, de facto AES kriptografski sistem zasnovan na 128-bitnom ključu je de facto standard. Međutim, paralelno s njim ponekad se koristi i algoritam koji je, iako se odnosi na šifriranje pomoću javnog (javnog) ključa, ipak jedan od najpouzdanijih. To su, inače, dokazali svi vodeći stručnjaci, budući da je sam sistem određen ne samo stepenom enkripcije podataka, već i održavanjem integriteta informacija. Što se tiče ranog razvoja, kojem pripada DES algoritam enkripcije, on je beznadežno zastario, a pokušaji njegove zamjene počeli su 1997. godine. Tada je na njegovoj osnovi nastao novi napredni (napredni) standard šifriranja AES (prvo sa 128-bitnim ključem, a zatim - sa 256-bitnim ključem).
RSA enkripcija
Hajde sada da se zadržimo na RSA tehnologiji, koja se odnosi na asimetrični sistem šifrovanja. Pretpostavimo da jedan pretplatnik šalje drugu informaciju šifriranu koristeći ovaj algoritam.
Za šifriranje se uzimaju dva dovoljno velika broja X i Y, nakon čega se izračunava njihov proizvod Z, nazvan modul. Zatim se odabire određeni vanjski broj A koji zadovoljava uvjet: 1< A < (X - 1) * (Y - 1). Оно обязательно должно быть простым, то есть не иметь общих делителей с произведением (X - 1) * (Y - 1), равным Z. Затем происходит вычисление числа B, но только так, что (A * B - 1) делится на (X - 1) * (Y - 1). В данном примере A - открытый показатель, B - секретный показатель, (Z; A) - открытый ключ, (Z; B) - секретный ключ.
Šta se dešava tokom otpreme? Pošiljalac kreira šifrirani tekst, označen F, sa početnom porukom M, praćenom A i množenjem po modulu Z: F = M ** A * (mod Z). Primatelju ostaje da izračuna jednostavan primjer: M = F ** B * (mod Z). Grubo govoreći, sve ove radnje svode se isključivo na podizanje na moć. Opcija sa kreiranjem digitalnog potpisa radi po istom principu, ali su jednadžbe ovdje nešto složenije. Kako se korisnik ne bi zamarao algebrom, takav materijal neće biti davan.
Što se tiče hakovanja, RSA algoritam enkripcije postavlja napadaču gotovo nerešiv zadatak: izračunati ključ B. To bi se teoretski moglo uraditi korišćenjem dostupnih alata za faktoring (dekompozicija na faktore početnih brojeva X i Y), ali danas nema Stoga sam zadatak postaje ne samo težak - on je generalno neizvodljiv.
DES enkripcija
Pred nama je još jedan, u prošlosti, prilično efikasan algoritam za šifrovanje sa maksimalnom dužinom bloka od 64 bita (karaktera), od kojih je samo 56 značajnih.SAD čak i za odbrambenu industriju.
Suština njegove simetrične enkripcije je da se za to koristi određena sekvenca od 48 bita. U ovom slučaju, 16 ciklusa se koristi za operacije iz odabira ključeva od 48 bita. Ali! Svi ciklusi su u principu slični, tako da trenutno nije teško izračunati potreban ključ. Na primjer, jedan od najmoćnijih kompjutera u SAD-u, vrijedan preko milion dolara, "razbija" enkripciju za oko tri i po sata. Za mašine nižeg ranga nije potrebno više od 20 sati da se izračuna čak i sekvenca u svom maksimumu.
AES enkripcija
Konačno, pred nama je najrasprostranjeniji i, kako se do nedavno vjerovalo, neranjivi sistem - AES enkripcijski algoritam. Danas je predstavljen u tri modifikacije - AES128, AES192 i AES256. Prva opcija se više koristi za osiguranje informacione sigurnosti mobilnih uređaja, druga se koristi na višem nivou. Kao standard, ovaj sistem je zvanično predstavljen 2002. godine, a njegovu podršku je odmah najavila Intel Corporation, koja proizvodi procesorske čipove.
Njegova suština, za razliku od bilo kojeg drugog simetričnog sistema šifriranja, svodi se na proračune zasnovane na polinomskom predstavljanju kodova i računske operacije sa dvodimenzionalnim nizovima. Prema vladi Sjedinjenih Država, potrebno je oko 149 biliona godina da dekoder, čak i najmoderniji, razbije 128-bitni ključ. Hajde da se ne složimo sa tako kompetentnim izvorom. U proteklih stotinu godina kompjuterska tehnologija je napravila iskorak, srazmjeran tome, tako da se ne treba laskati, pogotovo što danas, kako se pokazalo, postoje sistemi šifriranja koji su brži od onih koje su Sjedinjene Države proglasile potpuno otpornim hakovanje.
Problemi s virusima i dešifriranjem
Naravno, govorimo o virusima. Nedavno su se pojavili sasvim specifični ransomware virusi koji šifriraju cijeli sadržaj tvrdog diska i logičkih particija na zaraženom računaru, nakon čega žrtva dobija pismo u kojem se obavještava da su svi fajlovi šifrirani, a samo ih navedeni izvor može dešifrirati nakon što plati tidy sum.
Istovremeno, što je najvažnije, naznačeno je da je za enkripciju podataka korišten sistem AES1024, odnosno dužina ključa je četiri puta veća od trenutno postojećeg AES256, a broj opcija pri traženju odgovarajućeg dešifratora jednostavno se povećava neverovatno.
A ako pođemo od izjave američke vlade o vremenu predviđenom za dešifriranje ključa dužine 128 bita, šta onda reći o vremenu koje će biti potrebno da se pronađe rješenje za slučaj s ključem i njegovim varijante dužine 1024 bita? Tada su Sjedinjene Države probijene. Mislili su da je njihov kompjuterski kriptografski sistem savršen. Avaj, bilo je stručnjaka (očito, na postsovjetskom prostoru) koji su u svakom pogledu nadmašili "nepokolebljive" američke postulate.
Uz sve to, čak i vodeći programeri antivirusnog softvera, uključujući Kaspersky Lab, stručnjaci koji su kreirali Doctor Web, korporaciju ESET i mnogi drugi svjetski lideri jednostavno sliježu ramenima, kažu, jednostavno nema novca za dešifriranje takvog algoritma , a prećutkuje činjenicu da nema dovoljno vremena. Naravno, prilikom kontaktiranja službe za podršku, predlaže se slanje šifrirane datoteke i, ako je dostupna, po mogućnosti originala - u obliku u kojem je bila prije početka šifriranja. Nažalost, čak ni komparativna analiza još nije dala opipljive rezultate.
Svijet koji ne poznajemo
Ali šta da kažem, ako jurimo za budućnošću, nesposobni da dešifrujemo prošlost. Ako pogledate svijet našeg milenijuma, primijetit ćete da je isti rimski car Gaj Julije Cezar koristio simetrične algoritme šifriranja u nekim svojim porukama. Pa, ako pogledate Leonarda da Vinčija, generalno postaje nekako neprijatno od same spoznaje da je na polju kriptografije ovaj čovek, čiji je život prekriven izvesnim velom misterije, vekovima prevazišao svoju modernost.
Do sada mnoge proganja takozvani "Giokondin osmeh", u kome ima nečeg toliko privlačnog što savremeni čovek nije u stanju da razume. Inače, relativno nedavno, na slici su pronađeni određeni simboli (u oku, na haljini itd.), koji jasno ukazuju da sve ovo sadrži neku vrstu informacija šifrovanih od strane velikog genija, koje danas, nažalost, mi izvlačenje nije moguće. Ali nismo ni spomenuli sve vrste velikih konstrukcija koje bi mogle preokrenuti razumijevanje fizike u to vrijeme.
Naravno, neki umovi su skloni isključivo tome da se u većini slučajeva koristio tzv. „zlatni rez“, međutim, on ne daje ključ za sve to ogromno skladište znanja za koje se vjeruje da je ili neshvatljivo. nas ili izgubljen zauvek. Očigledno, kriptografi još uvijek moraju obaviti nevjerovatnu količinu posla kako bi shvatili da se moderni algoritmi šifriranja ponekad ne mogu porediti s razvojem drevnih civilizacija. Osim toga, ako danas postoje općeprihvaćeni principi zaštite informacija, onda su nam oni koji su se koristili u antici, nažalost, potpuno nedostupni i nerazumljivi.
Još jedna stvar. Postoji neizgovoreno mišljenje da se većina drevnih tekstova ne može prevesti samo zato što ključeve za njihovo dešifrovanje pažljivo čuvaju tajna društva poput masona, iluminata itd. Čak su i templari ovdje ostavili svoj trag. Šta reći o činjenici da je Vatikanska biblioteka još uvijek potpuno nedostupna? Nije li tamo gdje se čuvaju glavni ključevi razumijevanja antike? Mnogi stručnjaci su skloni ovoj verziji, smatrajući da Vatikan namjerno krije ovu informaciju od javnosti. Da li je to istina ili ne, još niko ne zna. Ali jedno se može reći sa sigurnošću - drevni sistemi kriptografije nisu bili ni na koji način inferiorniji (a možda čak i superiorniji) od onih koji se koriste u modernom kompjuterskom svijetu.
Umjesto pogovora
Na kraju, treba reći da su ovdje razmotreni daleko od svih aspekata koji se odnose na postojeće kriptografske sisteme i tehnike koje oni koriste. Činjenica je da biste u većini slučajeva morali dati složene matematičke formule i predstaviti proračune, od kojih će većina korisnika jednostavno vrtjeti glavu. Dovoljno je pogledati primjer koji opisuje RSA algoritam da biste shvatili da će sve ostalo izgledati mnogo komplikovanije.
Ovdje je najvažnije razumjeti i shvatiti, da tako kažem, suštinu problema. Pa, ako govorimo o tome koji su to moderni sistemi koji nude pohranjivanje povjerljivih informacija na način da su dostupne ograničenom broju korisnika, tu je mali izbor. Uprkos prisutnosti mnogih kriptografskih sistema, isti RSA i DES algoritmi su očigledno inferiorni u odnosu na specifičnosti AES-a. Međutim, većina modernih aplikacija razvijenih za potpuno različite operativne sisteme koristi AES (naravno, ovisno o području primjene i uređaju). No, "neovlaštena" evolucija ovog kriptosistema, najblaže rečeno, šokirala je mnoge, posebno njegove kreatore. Ali generalno, na osnovu onoga što je danas dostupno, mnogim korisnicima neće biti teško da shvate šta su sistemi za šifrovanje kriptografskih podataka, zašto su potrebni i kako rade.
