Van die vroegste tye af is sifers gebruik om geheime te bewaar. Een van die oudste chifferstelsels, inligting oor die geskiedenis wat ons gebring het, dwaal rond. Dit is al in die 5de eeu vC deur die antieke Grieke gebruik. In daardie dae het Sparta, ondersteun deur Persië, 'n oorlog gevoer teen Athene. Die Spartaanse generaal Lysander het die Perse van 'n dubbelspel begin verdink. Hy het dringend ware inligting oor hul voornemens nodig. Op die mees kritieke oomblik het 'n boodskapperslaaf met 'n amptelike brief uit die Persiese kamp aangekom. Nadat hy die brief gelees het, het Lysander 'n gordel van die boodskapper geëis. Dit blyk dat op hierdie gordel 'n getroue vriendin (nou sou ons sê "geheime agent") Lysandra 'n geënkripteerde boodskap geskryf het. Op die gordel van die boodskapper is verskillende briewe in wanorde geskryf, wat nie bymekaar was nie. Boonop is die letters nie langs die middel geskryf nie, maar oor die middel. Lysander neem 'n houtsilinder met 'n sekere deursnee (dwaal), draai die boodskappergordel so om dat die rande van die gordel draai, en die boodskap waarop hy gewag het, langs die generatrix van die silinder. Dit blyk dat die Perse beplan om die Spartane met 'n verrassende steek in die rug te slaan en Lysander se ondersteuners dood te maak. Nadat hy hierdie boodskap ontvang het, beland Lysander onverwags en heimlik naby die plek van die Persiese troepe en verslaan hulle met 'n skielike slag. Dit is een van die eerste gevalle in die geskiedenis waarin 'n kodeboodskap 'n uiters belangrike rol gespeel het.
Dit was 'n permutasie -kode, waarvan die teks van teks bestaan uit lettertekste wat volgens 'n sekere wet, maar nie aan buitestaanders, herrangskik is nie. Die chifferstelsel hier is die permutasie van letters, die aksies is die kronkel van die gordel om die dwaal. Die coderingsleutel is die deursnee van die dwaal. Dit is duidelik dat die sender en ontvanger van die boodskap toue van dieselfde deursnee moet hê. Dit stem ooreen met die reël dat die versleutelsleutel aan beide die sender en die ontvanger bekend moet wees. Dwaal is die eenvoudigste tipe kode. Dit is genoeg om verskeie swerftogte van verskillende diameters op te tel, en nadat die gordel op een daarvan geslinger is, verskyn die gewone teks. Hierdie koderingstelsel is in die ou tyd ontsyfer. Die gordel is op 'n koniese dwaal met 'n effense tapswond gewikkel. Waar die deursnee-deursnee van die koniese skitala naby die deursnee is wat vir kodering gebruik word, word die boodskap gedeeltelik gelees, waarna die gordel om die skitala met die vereiste deursnee gewikkel is.
Julius Caesar het verskillende soorte sifers gebruik (vervangende sifers), wat selfs beskou word as die uitvinder van een van hierdie sifers. Die idee van die Caesar -kode was dat twee alfabette van die taal waarin die boodskap geskryf sal word, op papier (papirus of perkament) onder mekaar geskryf is. Die tweede alfabet word egter onder die eerste geskryf met 'n sekere (slegs aan die sender en ontvanger bekend, skuif). Vir die Caesar -kode is hierdie verskuiwing gelyk aan drie posisies. In plaas van die ooreenstemmende letterteksletter, wat uit die eerste (boonste) alfabet geneem word, word die onderste alfabetkarakter onder hierdie letter in die boodskap (kode teks) ingeskryf. Uiteraard kan so 'n chifferstelsel selfs deur 'n leek maklik gebreek word, maar destyds word die Caesar -kode as onbreekbaar beskou.
'N Ietwat meer komplekse kode is deur die ou Grieke uitgevind. Hulle het die alfabet in die vorm van 'n 5 x 5 -tabel opgeskryf, rye en kolomme met simbole aangedui (dit is dat hulle dit genommer het) en twee simbole in plaas van 'n gewone letter geskryf. As hierdie karakters as 'n enkele blok in 'n boodskap gegee word, dan is so 'n kode met kort boodskappe vir een spesifieke tabel baie stabiel, selfs volgens moderne konsepte. Hierdie idee, wat ongeveer tweeduisend jaar oud is, is tydens die Eerste Wêreldoorlog in komplekse sifers gebruik.
Die ineenstorting van die Romeinse Ryk het gepaard gegaan met die agteruitgang van kriptografie. Die geskiedenis het geen belangrike inligting oor die ontwikkeling en toepassing van kriptografie in die vroeë en middeleeue bewaar nie. En slegs duisend jaar later herleef kriptografie in Europa. Die sestiende eeu in Italië is 'n eeu van intrige, sameswering en onrus. Die Borgia en Medici -stamme veg om politieke en finansiële mag. In so 'n atmosfeer word sifers en kodes lewensbelangrik.
In 1518 publiseer abt Trithemius, 'n Benediktynse monnik wat in Duitsland woon, 'n boek in Latyn met die naam Poligraphy. Dit was die eerste boek oor die kuns van kriptografie en is gou in Frans en Duits vertaal.
In 1556 publiseer die dokter en wiskundige van Milan Girolamo Cardano 'n werk wat die koderingstelsel beskryf wat hy uitgevind het, wat in die geskiedenis as die 'Cardano Lattice' aangegaan het. Dit is 'n stuk harde karton met gate in willekeurige volgorde gesny. Die Cardano -rooster was die eerste toepassing van die permutasiekode.
Dit word selfs in die tweede helfte van die vorige eeu as 'n absoluut sterk kode beskou, met 'n voldoende hoë ontwikkelingsvlak van wiskunde. Dus, in die roman deur Jules Verne "Mathias Sandor", ontwikkel dramatiese gebeure rondom 'n kodebrief wat met 'n duif gestuur is, maar val per ongeluk in die hande van 'n politieke vyand. Om hierdie brief te lees, het hy as 'n dienskneg na die skrywer van die brief gegaan om 'n coderingsnet in sy huis te vind. In die roman het niemand die idee om 'n letter sonder 'n sleutel te probeer ontsyfer nie, slegs gebaseer op kennis van die toegepaste chifferstelsel. Terloops, die onderskepte letter het gelyk soos 'n tabel van 6 x 6 letters, wat 'n groot fout van die encryptor was. As dieselfde letter in 'n string sonder spasies geskryf was en die totale aantal letters met behulp van die byvoeging nie 36 was nie, sou die decryptor steeds die hipoteses oor die gebruikte koderingstelsel moes toets.
U kan die aantal koderingsopsies wat deur die 6 x 6 Cardano -rooster verskaf word, tel. Dit ontsyfer so 'n rooster vir etlike miljoene jare! Cardano se uitvinding was uiters hardnekkig. Op grond daarvan, tydens die Tweede Wêreldoorlog, is een van die duursaamste vlootcifers in Groot -Brittanje geskep.
Teen hierdie tyd is daar egter metodes ontwikkel wat dit moontlik maak om onder sekere omstandighede so 'n stelsel vinnig genoeg te ontsyfer.
Die nadeel van hierdie rooster is die behoefte om die rooster self vir vreemdelinge betroubaar te verberg. Alhoewel dit in sommige gevalle moontlik is om die ligging van die gleuwe en die volgorde van die nommering daarvan te onthou, toon die ervaring dat daar nie op die geheue van 'n persoon vertrou kan word nie, veral as die stelsel selde gebruik word. In die roman "Matthias Sandor" het die oorgang van die rooster in die hande van die vyand die mees tragiese gevolge gehad vir die skrywer van die brief en vir die hele revolusionêre organisasie waarvan hy lid was. Daarom kan dit in sommige gevalle minder sterk, maar eenvoudiger koderingstelsels wees wat maklik uit die geheue herstel kan word.
Twee mense kon met dieselfde sukses die titel "vader van die moderne kriptografie" opeis. Hulle is die Italianer Giovanni Battista Porta en die Fransman Blaise de Vigenère.
In 1565 publiseer Giovanni Porta, 'n wiskundige uit Napels, 'n plaasvervangingsgebaseerde koderingstelsel wat dit moontlik maak om 'n gewone tekstekens op elf verskillende maniere deur 'n kode te vervang. Hiervoor word 11 kode -alfabette geneem, elk van hulle word geïdentifiseer deur 'n paar letters wat bepaal watter alfabet gebruik moet word om die lettertekstletter met 'n kode -alfabet te vervang. As u Ports -kode -alfabette gebruik, moet u, behalwe dat u 11 -alfabet het, ook 'n sleutelwoord hê wat die ooreenstemmende chifferalfabet by elke koderingstap definieer.
Giovanni Porta se tafel
Gewoonlik is die teks in die boodskap in een stuk geskryf. Op tegniese kommunikasielyne word dit gewoonlik in die vorm van groepe van vyf syfers oorgedra, geskei van mekaar deur 'n spasie, tien groepe per reël.
Die Ports -stelsel het 'n baie hoë duursaamheid, veral as u ewekansig alfabet kies en skryf, selfs volgens moderne kriteria. Maar dit het ook nadele: albei korrespondente moet taamlik omslagtige tafels hê wat van nuuskierige oë gehou moet word. Boonop moet u op een of ander manier saamstem oor 'n sleutelwoord, wat ook geheim moet wees.
Hierdie probleme is deur diplomaat Vigenère opgelos. In Rome maak hy kennis met die werke van Trithemius en Cardano, en in 1585 publiseer hy sy werk "A Treatise on Ciphers". Net soos die Ports-metode, is die Vigenère-metode op tafel gebaseer. Die grootste voordeel van die Vigenere -metode is die eenvoud daarvan. Net soos die Ports -stelsel, benodig die Vigenère -stelsel ook 'n sleutelwoord (of frase) vir enkripsie, waarvan die letters bepaal deur watter van die 26 chifferalfabette elke spesifieke letter van die platteks gekodeer sal word. Die sleutel teks letter definieer die kolom, d.w.s. spesifieke kode alfabet. Die letter van die chifferteks self is in die tabel wat ooreenstem met die letter van die gewone teks. Die Vigenere -stelsel gebruik slegs 26 cipherfats en is minder sterk as die Ports -stelsel. Maar die Vigenere -tafel kan maklik voor die kodering uit die geheue herstel word en dan vernietig word. Die stabiliteit van die stelsel kan verhoog word deur nie saam te stem oor 'n sleutelwoord nie, maar oor 'n lang sleutelwoord, dan is die gebruiksduur van chifferalfabet baie moeiliker om te bepaal.
Vigenère cipher
Alle koderingstelsels voor die twintigste eeu was handmatig. Met 'n lae intensiteit van chifferuitruiling, was dit nie 'n nadeel nie. Alles het verander met die koms van die telegraaf en radio. Met die toename in die intensiteit van die uitruil van kodeboodskappe deur tegniese kommunikasiemiddele, het toegang van ongemagtigde persone tot die gestuurde boodskappe baie makliker geword. Vereistes vir die kompleksiteit van sifers, die snelheid van enkripsie (dekripsie) van inligting het dramaties toegeneem. Dit het nodig geword om hierdie werk te meganiseer.
Na die Eerste Wêreldoorlog het die koderingonderneming vinnig begin ontwikkel. Nuwe koderingstelsels word ontwikkel, masjiene word uitgevind wat die enkripsie (dekripsie) proses versnel. Die bekendste was die meganiese sifermasjien "Hagelin". Die onderneming vir die vervaardiging van hierdie masjiene is gestig deur die Sweed Boris Hagelin en bestaan vandag nog. Die Hagelin was kompak, maklik om te gebruik en bied 'n hoë sterkte van die kode. Hierdie chiffermasjien het die vervangingsbeginsel geïmplementeer, en die aantal chifferalfabette wat gebruik is, het die van die Ports-stelsel oorskry, en die oorgang van een chifferalfabet na 'n ander is op 'n pseudo-willekeurige manier uitgevoer.
Motor Hagellin C-48
Tegnologies het die werking van die masjien gebruik gemaak van die beginsels van werking van toevoegmasjiene en meganiese outomatiese masjiene. Later is hierdie masjien wiskundig en meganies verbeter. Dit het die stelsel se duursaamheid en bruikbaarheid aansienlik verhoog. Die stelsel was so suksesvol dat die beginsels wat in Hagelin neergelê is, elektronies gemodelleer is tydens die oorgang na rekenaartegnologie.
'N Ander opsie vir die implementering van die vervangende kode was skyfmasjiene, wat van die begin af elektromeganies was. Die belangrikste koderingsapparaat in die motor was 'n stel skywe (van 3 tot 6 stukke), gemonteer op een as, maar nie styf nie, en op so 'n manier dat die skywe onafhanklik van mekaar om die as kon draai. Die skyf het twee basisse, gemaak van bakeliet, waarin die kontakterminale ingedruk is volgens die aantal letters van die alfabet. In hierdie geval is die kontakte van die een basis op 'n arbitrêre manier intern met die kontakte van die ander basis in pare gekoppel. Die uitsetkontakte van elke skyf, behalwe die laaste een, word deur vaste kontakplate aan die ingangskontakte van die volgende skyf gekoppel. Boonop het elke skyf 'n flens met uitsteeksels en verdiepings, wat saam die aard van die stapbeweging van elke skyf by elke enkripsiesiklus bepaal. By elke kloksiklus word enkripsie uitgevoer deur polsspanning deur die ingangskontak van die skakelstelsel wat ooreenstem met die gewone teks letter. By die uitset van die skakelstelsel verskyn die spanning op die kontak, wat ooreenstem met die huidige letter van die chifferteks. Nadat 'n enkripsiesiklus voltooi is, word die skywe onafhanklik van mekaar gedraai met een of meer stappe (in hierdie geval kan sommige skywe by elke stap heeltemal ledig wees). Die bewegingswet word bepaal deur die opset van die skyfflense en kan as pseudo-ewekansig beskou word. Hierdie masjiene was wydverspreid, en die idees daaragter was ook elektronies gemodelleer tydens die aanbreek van die era vir elektroniese rekenaars. Die sterkte van die sifers wat deur sulke masjiene vervaardig is, was ook buitengewoon hoog.
Tydens die Tweede Wêreldoorlog is die Enigma -skyfmasjien gebruik om Hitler se korrespondensie met Rommel te versleut. Een van die voertuie het 'n kort rukkie in die hande van die Britse intelligensie geval. Nadat hulle 'n presiese kopie daarvan gemaak het, kon die Britte geheime korrespondensie ontsyfer.
Die volgende vraag is van toepassing: is dit moontlik om 'n absoluut sterk kode te skep, d.w.s. een wat selfs teoreties onthul sou word. Die vader van die kubernetika, Norbert Wiener, het aangevoer: 'Elke stukkie versleutelteks wat te lank is, kan altyd ontsyfer word, mits die teenstander genoeg tyd hiervoor het … 'n Enkele versyfer kan ontsyfer word as dit dringend nodig is. inligting wat veronderstel is om verkry te word, is die moeite werd. moeite en tyd . As ons praat van 'n kode wat gegenereer word volgens 'n akkuraat en ondubbelsinnig gedefinieerde algoritme, hoe kompleks dit ook al is, dan is dit inderdaad die geval.
Die Amerikaanse wiskundige en inligtingsverwerkingspesialis Claude Shannon het egter getoon dat 'n absoluut sterk kode geskep kan word. Terselfdertyd is daar geen praktiese verskil tussen 'n absoluut sterk kode en die sogenaamde praktiese sterkte-sifers nie (geïmplementeer met behulp van spesiaal ontwikkelde komplekse algoritmes). 'N Absoluut sterk kode moet soos volg gegenereer en gebruik word:
- die kode word gegenereer sonder enige algoritme, maar op 'n heeltemal ewekansige manier ('n muntstuk gooi, 'n kaart lukraak uit 'n goed gemengde dek oopmaak, 'n reeks willekeurige getalle genereer deur 'n ewekansige getalgenerator op 'n geraasdiode, ens.);
- die lengte van die teks moet die lengte van die gegenereerde kode nie oorskry nie, d.w.s. 'n enkele kode moet gebruik word om een karakter van die gewone teks te enkripteer.
Uiteraard moet in hierdie geval aan alle voorwaardes vir die korrekte hantering van sifers voldoen word, en bowenal kan die teks nie weer geënkripteer word met 'n kode wat reeds een keer gebruik is nie.
Absoluut sterk sifers word gebruik in gevalle waar die absolute onmoontlikheid van dekripsie deur die vyand van die korrespondensie gewaarborg moet word. Sulke sifers word veral gebruik deur onwettige agente wat op vyandelike gebied opereer en kodebriewe gebruik. Die notaboek bestaan uit bladsye met kolomme getalle, willekeurig gekies en 'n blokkodeerder genoem.
Die enkripsiemetodes is anders, maar een van die eenvoudigste is die volgende. Die letters van die alfabet is genommer met tweesyfergetalle A - 01, B - 02 … Z - 32. Dan lyk die boodskap "Gereed om te ontmoet" so:
gewone teks - GEREED OM TE ontmoet;
digitale teks oop - 0415191503 11 03181917062406;
blokkodeerder - 1123583145 94 37074189752975;
kode teks - 1538674646 05 30155096714371.
In hierdie geval word die chifferteks verkry deur die numeriese byvoeging van die gewone digitale teks en die blokcipher modulo 10 (dit wil sê, die oordragseenheid, indien enige, word nie in ag geneem nie). Die chifferteks wat bedoel is vir transmissie deur tegniese kommunikasiemiddele, het die vorm van groepe van vyf syfers, in hierdie geval moet dit lyk soos: 15386 74648 05301 5509671437 16389 (die laaste 4 syfers word willekeurig bygevoeg en word nie in ag geneem nie). Uiteraard is dit nodig om die ontvanger in kennis te stel van watter bladsy van die kodeboek gebruik word. Dit word op 'n voorafbepaalde plek in gewone teks (in getalle) gedoen. Na kodering word die gebruikte cipherpad -bladsy verskeur en vernietig. By die ontsyfering van die ontvangde kriptogram, moet dieselfde kode van modulo 10 van die chifferteks afgetrek word. Uiteraard moet so 'n notaboek baie goed en in die geheim gehou word, aangesien die feit dat dit teenwoordig is, as dit by die vyand bekend word, beteken dat die agent misluk.
Die koms van elektroniese rekenaartoestelle, veral persoonlike rekenaars, was 'n nuwe era in die ontwikkeling van kriptografie. Onder die vele voordele van rekenaartipe toestelle kan die volgende opgemerk word:
a) besonder hoë spoed van inligtingverwerking, b) die moontlikheid om 'n teks wat voorheen voorberei is vinnig in te voer en te enkripteer, c) die moontlikheid om komplekse en uiters sterk koderingsalgoritmes te gebruik, d) goeie verenigbaarheid met moderne kommunikasiegeriewe, e) vinnige visualisering van teks met die moontlikheid om dit vinnig te druk of uit te vee, f) die vermoë om op een rekenaar verskillende koderingsprogramme te hê wat toegang tot hulle blokkeer
ongemagtigde persone wat 'n wagwoordstelsel of interne kripto -beskerming gebruik, g) die universaliteit van die geënkripteerde materiaal (dit wil sê, onder sekere omstandighede, kan 'n rekenaar -enkripsie -algoritme nie net alfanumeriese inligting nie, maar ook telefoongesprekke, fotografiese dokumente en videomateriaal versleutelt).
Daar moet egter op gelet word dat 'n sistematiese benadering gevolg moet word by die organisering van die beskerming van inligting tydens die ontwikkeling, berging, versending en verwerking daarvan. Daar is baie moontlike maniere om inligting te lek, en selfs goeie kripto -beskerming waarborg nie die veiligheid daarvan nie, tensy ander maatreëls getref word om dit te beskerm.
Verwysings:
Adamenko M. Fundamente van klassieke kriptologie. Geheime van sifers en kodes. M.: DMK pers, 2012. S. 67-69, 143, 233-236.
Simon S. The Book of Ciphers. M.: Avanta +, 2009. S. 18-19, 67, 103, 328-329, 361, 425.
