Įdomūs šifravimo būdai. Kriptografija

Tema: "Kriptografija. Šifrai, jų rūšys ir savybės"

Įvadas

1. Kriptografijos istorija

2. Šifrai, jų rūšys ir savybės

Išvada

Bibliografija

Tai, kad informacija vertinga, žmonės suprato labai seniai – ne veltui šio pasaulio galingųjų korespondencija jau seniai buvo jų priešų ir draugų dėmesio objektas. Būtent tada ir iškilo užduotis apsaugoti šį susirašinėjimą nuo pernelyg smalsių akių. Senoliai šiai problemai spręsti bandė pasitelkti įvairiausius metodus, vienas iš jų buvo kriptografija – gebėjimas susidėlioti pranešimus taip, kad jo reikšmė būtų nepasiekiama niekam, išskyrus tuos, kurie buvo inicijuoti paslaptyje. Yra įrodymų, kad slapto rašymo menas atsirado dar iki antikos laikais. Per savo šimtmečių istoriją, iki visai neseniai, šis menas pasitarnavo keliems, daugiausia visuomenės viršūnėms, neapsiribodamas valstybių vadovų rezidencijomis, ambasadomis ir, žinoma, žvalgybinėmis misijomis. Ir tik prieš kelis dešimtmečius viskas kardinaliai pasikeitė – informacija įgavo savarankišką komercinę vertę ir tapo plačiai paplitusia, kone įprasta preke. Jis gaminamas, saugomas, gabenamas, parduodamas ir perkamas, vadinasi, vagiamas ir padirbtas – todėl turi būti saugomas. Šiuolaikinė visuomenė vis labiau tampa informacijos varoma, bet kokios veiklos sėkmė vis labiau priklauso nuo tam tikros informacijos turėjimo ir nuo konkurentų trūkumo. Ir kuo stipresnis šis poveikis pasireiškia, tuo didesni galimi nuostoliai dėl piktnaudžiavimo informacinėje sferoje ir tuo didesnis informacijos apsaugos poreikis.

Plačiai paplitusios kompiuterinės technologijos ir nuolat didėjantis informacijos srautų apimtys sukelia nuolatinį susidomėjimą kriptografija. IN Pastaruoju metu didėja informacijos saugumo programinės įrangos, kuri nereikalauja didelių finansinių išlaidų, lyginant su techninėmis kriptosistemomis, vaidmuo. Šiuolaikiniai metodaiŠifravimas garantuoja beveik visišką duomenų apsaugą.

Šio darbo tikslas – susipažinti su kriptografija; šifrai, jų rūšys ir savybės.

Susipažinkite su kriptografija

Apsvarstykite šifrus, jų tipus ir savybes

Prieš pereinant prie tikrosios kriptografijos istorijos, būtina pakomentuoti keletą apibrėžimų, nes be jų visa tai bus „šiek tiek“ sunkiai suprantama:

Konfidencialumas suprantamas kaip negalėjimas gauti informacijos iš transformuoto masyvo nežinant papildomos informacijos (rakto).

Informacijos autentiškumas susideda iš autorystės autentiškumo ir vientisumo.

Kriptanalizė sujungia matematinius metodus, leidžiančius pažeisti informacijos konfidencialumą ir autentiškumą, nežinant raktų.

Abėcėlė – baigtinis ženklų rinkinys, naudojamas informacijai koduoti.

Tekstas yra sutvarkytas abėcėlės elementų rinkinys. Toliau pateikiami abėcėlės pavyzdžiai:

abėcėlė Z 33 - 32 rusiškos abėcėlės raidės (išskyrus "ё") ir tarpas;

abėcėlė Z 256 - simboliai, įtraukti į standartinius kodus ASCII ir KOI-8;

dvejetainė abėcėlė - Z 2 = (0, 1);

aštuntainė arba šešioliktainė abėcėlė

Šifras yra atvirų duomenų rinkinio grįžtamųjų transformacijų rinkinys į šifruotų duomenų rinkinį, nurodytą kriptografinio transformavimo algoritmu. Šifrą visada sudaro du elementai: algoritmas ir raktas. Algoritmas leidžia naudoti santykinai trumpą raktą, norint užšifruoti savavališkai didelį tekstą.

Kriptografinė sistema, arba šifras, yra T grįžtamųjų paprastojo teksto transformacijų į šifruotą tekstą šeima. Šios šeimos nariams gali būti priskirtas vienas su vienu numeriu k, vadinamu raktu. Transformacija Tk nustatoma pagal atitinkamą algoritmą ir rakto k reikšmę.

Raktas – tam tikra slapta kai kurių kriptografinių duomenų transformavimo algoritmo parametrų būsena, užtikrinanti vieno varianto pasirinkimą iš visų galimų šiam algoritmui. Rakto slaptumas turėtų užtikrinti, kad neįmanoma atkurti originalaus teksto iš užšifruoto.

Raktų erdvė K yra galimų raktų reikšmių rinkinys.

Paprastai raktas yra nuosekli abėcėlės raidžių serija. Būtina atskirti sąvokas „raktas“ ir „slaptažodis“. Slaptažodis taip pat yra slapta abėcėlės raidžių seka, tačiau jis naudojamas ne šifravimui (kaip raktas), o subjektų autentifikavimui.

Elektroninis (skaitmeninis) parašas – tai prie teksto pridedama kriptografinė transformacija, leidžianti, kitam vartotojui gavus tekstą, patikrinti pranešimo autorystę ir vientisumą.

Duomenų šifravimas yra atvirų duomenų konvertavimo į užšifruotus duomenis procesas naudojant šifrą, o duomenų iššifravimas yra uždarų duomenų konvertavimo į atvirus duomenis procesas naudojant šifrą.

Iššifravimas – tai privačių duomenų konvertavimo į viešuosius duomenis su nežinomu raktu ir galbūt nežinomu algoritmu procesas, t.y. kriptoanalizės metodai.

Šifravimas yra duomenų šifravimo arba iššifravimo procesas. Terminas šifravimas taip pat vartojamas kaip šifravimo sinonimas. Tačiau neteisinga naudoti terminą „kodavimas“ kaip šifravimo sinonimą (o vietoj „šifro“ - „kodas“), nes kodavimas paprastai suprantamas kaip informacijos vaizdavimas simbolių (abėcėlės raidžių) pavidalu.

Kriptografinis atsparumas yra šifro savybė, kuri lemia jo atsparumą iššifravimui. Paprastai šią charakteristiką lemia iššifravimui reikalingas laikotarpis.

Žmonių visuomenėje plintant raštui, atsirado poreikis keistis laiškais ir žinutėmis, todėl rašytinių žinučių turinį reikėjo slėpti nuo pašalinių asmenų. Rašytinių pranešimų turinio slėpimo būdus galima suskirstyti į tris grupes. Pirmajai grupei priklauso maskavimo arba steganografijos metodai, kurie slepia patį pranešimo buvimo faktą; antroji grupė susideda iš įvairių slapto rašymo ar kriptografijos metodų (iš graikiškų žodžių ktyptos – slapta ir grapho – rašau); trečiosios grupės metodai yra orientuoti į specialių kūrimą techniniai prietaisai, informacijos klasifikacija.

Kriptografijos istorijoje sąlygiškai galima išskirti keturis etapus: naivus, formalus, mokslinis, kompiuterinis.

1. Naiviajai kriptografijai (iki XVI a. pradžios) būdingas bet kokių, dažniausiai primityvių, būdų suklaidinti priešą dėl šifruotų tekstų turinio. Pradiniame etape informacijai apsaugoti buvo naudojami kodavimo ir steganografijos metodai, kurie yra susiję, bet nėra tapatūs kriptografijai.

Dauguma naudotų šifrų buvo permutacija arba monoalfabetinis pakaitalas. Vienas iš pirmųjų užfiksuotų pavyzdžių yra Cezario šifras, kurio metu kiekviena šaltinio teksto raidė pakeičiama kita, kuri abėcėlėje yra atskirta nuo jos tam tikru skaičiumi pozicijų. Kitas šifras, Polibijos kvadratas, priskiriamas graikų rašytojui Polybiui, yra įprastas monoabėcėlinis pakeitimas, kuris atliekamas naudojant kvadratinę lentelę, atsitiktinai užpildytą abėcėle (graikų abėcėlės dydis yra 5 × 5). Kiekviena šaltinio teksto raidė kvadrate pakeičiama po ja esančia raide.

2. Formaliosios kriptografijos stadija (XV a. pabaiga – XX a. pradžia) siejama su formalizuotų šifrų, santykinai atsparių rankinei kripto analizei, atsiradimu. IN Europos šalys tai atsitiko Renesanso epochoje, kai mokslo ir prekybos raida sukūrė patikimų informacijos apsaugos būdų poreikį. Svarbus vaidmuo šiame etape tenka Leonui Batistai Alberti, italų architektui, kuris buvo vienas pirmųjų, pasiūliusių poliabėcėlę. Šis šifras, gavęs XVI amžiaus diplomato vardą. Blaise'as Vigineris, susidedantis iš nuoseklaus šaltinio teksto raidžių „papildymo“ raktu (procedūrą galima palengvinti specialios lentelės pagalba). Jo traktatas apie šifrą laikomas pirmuoju moksliniu darbu apie kriptologiją. Vienas pirmųjų spausdintų darbų, kuriame buvo apibendrinti ir suformuluoti tuo metu žinomi šifravimo algoritmai, yra vokiečių abato Johano Trisemuso darbas „Poligrafija“. Jam priklauso du nedideli, bet svarbūs atradimai: būdas užpildyti Polibijos aikštę (pirmosios pozicijos užpildytos lengvai įsimenamu raktiniu žodžiu, likusios – likusiomis abėcėlės raidėmis) ir raidžių porų (bigramų) šifravimas. Paprastas, bet stabilus poliabėcėlės pakeitimo (bigramų pakeitimo) metodas yra Playfair šifras, kuris buvo atrastas XIX amžiaus pradžioje. Charlesas Vitstonas. Wheatstone'ui taip pat priklauso svarbus patobulinimas – „dvigubo kvadrato“ šifravimas. Playfair ir Wheatstone šifrai buvo naudojami iki Pirmojo pasaulinio karo, nes juos buvo sunku rankiniu būdu šifruoti. XIX amžiuje Olandas Kerckhoffas suformulavo pagrindinį reikalavimą kriptografinėms sistemoms, kuris išlieka aktualus iki šiol: šifrų slaptumas turi būti pagrįstas rakto slaptumu, bet ne algoritmu.

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

Viena pirmųjų tokių sistemų buvo mechaninė mašina, kurią 1790 m. išrado Thomas Jefferson. Daugiabėcėlinis pakeitimas sukamosios mašinos pagalba įgyvendinamas keičiant santykinę besisukančių rotorių padėtį, kurių kiekvienas atlieka joje „susiūtą“ pakeitimą.

Rotorinės mašinos praktiškai buvo išplatintos tik XX amžiaus pradžioje. Viena iš pirmųjų praktiškų mašinų buvo vokiška Enigma, kurią 1917 m. sukūrė Edwardas Hebernas ir patobulino Arthuras Kirchas. Rotorinės mašinos buvo aktyviai naudojamos Antrojo pasaulinio karo metais. Be vokiškos „Enigma“ mašinos buvo naudojami ir „Sigaba“ (JAV), „Turech“ (Didžioji Britanija), „Red“, „Orange“ ir „Purple“ (Japonija) įrenginiai. Rotoriaus sistemos yra formalios kriptografijos viršūnė, nes jos gana lengvai įgyvendino labai stiprius šifrus. Sėkmingos kriptografinės atakos prieš rotorines sistemas tapo įmanomos tik 1940-ųjų pradžioje atsiradus kompiuteriams.

3. Pagrindinis mokslinės kriptografijos (1930 - 60 m.) skiriamasis bruožas yra kriptosistemų, turinčių griežtą matematinį kriptografinio stabilumo pagrindimą, atsiradimas. Iki 30-ųjų pradžios. galutinai susiformavo matematikos skyriai, kurie yra mokslinis kriptologijos pagrindas: pradėjo aktyviai vystytis tikimybių teorija ir matematinė statistika, bendroji algebra, skaičių teorija, algoritmų teorija, informacijos teorija, kibernetika. Savotiška takoskyra buvo Claude'o Shannono darbas „Slaptųjų sistemų komunikacijos teorija“, kuriame buvo apibendrinti moksliniai kriptografijos ir kriptoanalizės pagrindai. Nuo to laiko jie pradėjo kalbėti apie kriptologiją (iš graikų kryptos - paslaptis ir logotipai - pranešimas) - informacijos konvertavimo mokslą, siekiant užtikrinti jos slaptumą. Kriptografijos ir kriptoanalizės raidos etapas iki 1949 m. pradėtas vadinti ikimoksline kriptologija.

Šenonas pristatė „išsklaidymo“ ir „maišymo“ sąvokas, pagrindė galimybę sukurti savavališkai stiprias kriptosistemas. 1960 m pirmaujančios kriptografijos mokyklos pradėjo kurti blokinius šifrus, net saugesnius nei rotacinės kriptosistemos, tačiau leidžiančius praktiškai įgyvendinti tik skaitmenine forma. Elektroniniai prietaisai.

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

Blokiniai šifrai tapo pirmąja kriptosistemų klase, kurios praktinis pritaikymas tapo įmanomas atsiradus galingiems ir kompaktiškiems skaičiavimo įrankiams. 70-aisiais. Buvo sukurtas amerikietiškas DES šifravimo standartas. Vienas iš jo autorių Horstas Feistelis aprašė blokinių šifrų modelį, kurio pagrindu buvo sukurtos kitos, saugesnės simetrinės kriptosistemos, įskaitant vietinį šifravimo standartą GOST 28147-89.

Atsiradus DES, praturtėjo ir kriptoanalizė, buvo sukurti keli nauji kriptoanalizės tipai (tiesinė, diferencinė ir kt.), siekiant atakuoti amerikietišką algoritmą, kurio praktinis įgyvendinimas vėlgi buvo įmanomas tik atsiradus galingoms skaičiavimo sistemoms. 70-ųjų viduryje. Dvidešimtajame amžiuje šiuolaikinėje kriptografijoje įvyko tikras lūžis – atsirado asimetrinės kriptosistemos, kurioms nereikėjo perduoti slapto rakto tarp šalių. Čia išeities tašku laikomas Whitfieldo Diffie ir Martino Hellmano 1976 metais išleistas darbas pavadinimu „Naujos šiuolaikinės kriptografijos kryptys“. Ji pirmoji suformulavo principus, kaip keistis šifruota informacija nesikeičiant slaptu raktu. Ralphas Merkley savarankiškai kreipėsi į asimetrinių kriptosistemų idėją. Po kelerių metų Ronas Rivestas, Adi Shamiras ir Leonardas Adlemanas atrado RSA sistemą – pirmąją praktinę asimetrinę kriptosistemą, kurios saugumas buvo pagrįstas didelių pirmųjų skaičių faktorizavimo problema. Asimetrinė kriptografija iš karto atvėrė keletą naujų pritaikymų, ypač elektroninio skaitmeninio parašo (EDS) ir elektroninių pinigų sistemų.

1980-90-aisiais. atsirado visiškai naujos kriptografijos sritys: tikimybinis šifravimas, kvantinė kriptografija ir kt. Jų praktinė vertė dar turi būti suvokta. Simetrinių kriptosistemų tobulinimo užduotis taip pat išlieka aktuali. Tuo pačiu laikotarpiu buvo sukurti ne Feistel šifrai (SAFER, RC6 ir kt.), o 2000 m., po atviro tarptautinio konkurso, buvo priimtas naujas JAV nacionalinis šifravimo standartas AES.

Taigi, mes išmokome šiuos dalykus:

Kriptologija yra mokslas apie informacijos konvertavimą siekiant užtikrinti jos slaptumą, susidedantis iš dviejų šakų: kriptografijos ir kriptoanalizės.

Kriptanalizė yra mokslas (ir jos taikymo praktika) apie šifrų laužymo būdus ir būdus.

Kriptografija yra mokslas apie tai, kaip informacija transformuojama (šifruojama), siekiant apsaugoti ją nuo nelegalių vartotojų. Istoriškai pirmoji kriptografijos užduotis buvo apsaugoti perduodamas tekstines žinutes nuo neteisėto susipažinimo su jų turiniu, žinomu tik siuntėjui ir gavėjui, visi šifravimo būdai yra tik šios filosofinės idėjos plėtra. Komplikuojantis informacijos sąveikai žmonių visuomenėje, iškilo ir tebekyla nauji jų apsaugos uždaviniai, kai kurie iš jų buvo sprendžiami kriptografijos rėmuose, todėl reikėjo sukurti naujus požiūrius ir metodus.

Kriptografijoje kriptografinės sistemos (arba šifrai) klasifikuojamos taip:

simetriškos kriptosistemos

asimetrinės kriptosistemos

2.1 Simetrinės kriptografinės sistemos

Simetrinės kriptografinės sistemos yra tokios kriptosistemos, kuriose šifravimui ir iššifravimui naudojamas tas pats slaptasis raktas. Visa simetrinių kriptosistemų įvairovė yra pagrįsta šiomis bazinėmis klasėmis:

I. Mono- ir poliabėcėlės pakaitalai.

Monoalfabetiniai pakaitalai yra paprasčiausias transformacijų tipas, kurį sudaro šaltinio teksto simbolių pakeitimas kitais (tos pačios abėcėlės) pagal daugiau ar mažiau sudėtingą taisyklę. Vieno alfabeto pakaitalų atveju kiekvienas šaltinio teksto simbolis paverčiamas šifruoto teksto simboliu pagal tą patį dėsnį. Naudojant poliabėcėlę, konvertavimo dėsnis keičiasi nuo simbolio iki simbolio. Vienas ir tas pats šifras gali būti laikomas tiek mono-, tiek daugiabėcėliu, priklausomai nuo apibrėžiamos abėcėlės.

Pavyzdžiui, paprasčiausias tipas yra tiesioginis (paprastas) pakeitimas, kai užšifruoto pranešimo raidės pakeičiamos kitomis tos pačios ar kitos abėcėlės raidėmis. Pakaitinė lentelė gali atrodyti taip:

Naudodami šią lentelę, užšifruojame žodį pergalė. Gauname: btpzrs

II. Permutacijos taip pat yra paprastas kriptografinės transformacijos metodas, kurį sudaro šaltinio teksto simbolių pertvarkymas pagal tam tikrą taisyklę. Permutacijos šifrai šiuo metu nėra naudojami gryna forma, nes jų kriptografinis stiprumas yra nepakankamas, tačiau jie yra įtraukti į daugelį šiuolaikinių kriptosistemų.

Paprasčiausia permutacija – originalų tekstą parašyti atvirkščiai ir tuo pačiu suskaidyti šifrą į penkias raides. Pavyzdžiui, iš frazės

TEIKI BŪTI KAIP NORIME

gausite tokį šifruotą tekstą:

ILETO KHYMKA KKATT EDUB TSUP

Paskutiniuose penkiuose trūksta vienos raidės. Tai reiškia, kad prieš šifruojant pradinę išraišką, ji turėtų būti papildyta nereikšminga raide (pavyzdžiui, O) iki penkių kartotinio, tada šifruotė, nepaisant tokių nedidelių pakeitimų, atrodys kitaip:

OILET OHYMK AKKAT TEDUB TSUP

III. Blokų šifrai yra grįžtamųjų šaltinio teksto blokų (fiksuoto ilgio dalių) transformacijų šeima. Tiesą sakant, blokinis šifras yra blokų abėcėlės pakeitimo sistema. Priklausomai nuo blokinio šifravimo režimo, jis gali būti mono- arba daugiabėcėlis. Kitaip tariant, naudojant blokinį šifravimą, informacija suskirstoma į fiksuoto ilgio blokus ir šifruojamus blokus. Yra du pagrindiniai blokinių šifrų tipai: permutacijos šifrai (transpozicija, permutacija, P blokai) ir pakeitimo šifrai (pakeitimas, pakeitimas, S blokai). Šiuo metu blokiniai šifrai yra labiausiai paplitę praktikoje.

Amerikietiškas duomenų šifravimo standartas DES (Data Encryption Standard), priimtas 1978 m., yra tipiškas blokinių šifrų šeimos atstovas ir vienas iš labiausiai paplitusių kriptografinių duomenų šifravimo standartų, naudojamų JAV. Šis šifras leidžia efektyviai įdiegti aparatinę ir programinę įrangą, o šifravimo greitis siekia iki kelių megabaitų per sekundę. Iš pradžių metodą, kuriuo grindžiamas šis standartas, IBM sukūrė savo tikslams. Jį išbandė JAV Nacionalinio saugumo agentūra, kuri jame nerado jokių statistinių ar matematinių trūkumų.

DES turi 64 bitų blokus ir yra pagrįstas 16 kartų duomenų permutacija; šifravimui taip pat naudojamas 56 bitų raktas. Yra keli DES režimai: elektroninė kodų knyga (ECB) ir šifravimo blokų grandinė (CBC) 56 bitai yra 8 septynių bitų simboliai, t.y. slaptažodis negali būti ilgesnis nei aštuonios raidės. Jei papildomai naudojamos tik raidės ir skaičiai, tada skaičius galimybės bus žymiai mažesnis už didžiausią galimą 2 56 . Tačiau šis algoritmas, būdamas pirmąja šifravimo standarto patirtimi, turi nemažai trūkumų. Per tą laiką, praėjusį nuo DES sukūrimo, kompiuterinės technologijos išsivystė taip sparčiai, kad buvo galima atlikti išsamią raktų paiešką ir taip išspręsti šifrą. 1998 m. buvo sukurta mašina, kuri galėjo atgauti raktą vidutiniškai per tris dienas. Taigi DES, kai naudojamas standartiniu būdu, jau tapo toli gražu ne optimaliu pasirinkimu, atitinkančiu duomenų privatumo reikalavimus. Vėliau pradėjo atsirasti DESa modifikacijų, iš kurių viena yra Triple Des ("trigubas DES" – kadangi ji tris kartus užšifruoja informaciją su įprastu DES). Jame nėra pagrindinio ankstesnės versijos trūkumo – trumpojo klavišo: čia jis dvigubai ilgesnis. Tačiau, kita vertus, kaip paaiškėjo, „Triple DES“ paveldėjo kitus savo pirmtako trūkumus: lygiagretaus skaičiavimo galimybės nebuvimą šifruojant ir mažas greitis.

IV. Gama – tai šaltinio teksto transformacija, kai šaltinio teksto simboliai pridedami prie pseudoatsitiktinės sekos (gamos), sugeneruotos pagal tam tikrą taisyklę, simbolių. Bet kokia atsitiktinių simbolių seka gali būti naudojama kaip gama. Gama taikymo šaltinio tekstui procedūra gali būti atliekama dviem būdais. Pirmuoju metodu šaltinio teksto ir gama simboliai pakeičiami skaitmeniniais atitikmenimis, kurie vėliau pridedami modulo k, kur k yra simbolių skaičius abėcėlėje. Antruoju būdu šaltinio teksto ir gama simboliai vaizduojami kaip dvejetainis kodas, tada pridedami atitinkami skaitmenys modulo 2. Vietoj modulo 2 pridėjimo, gama gali būti naudojamos kitos loginės operacijos.

Taigi simetrinės kriptografinės sistemos yra kriptosistemos, kuriose šifravimui ir iššifravimui naudojamas tas pats raktas. Užteks veiksminga priemonėŠifravimo stiprumo didinimas yra kelių skirtingų šifravimo metodų naudojimas. Pagrindinis simetrinio šifravimo trūkumas yra tas, kad slaptasis raktas turi būti žinomas ir siuntėjui, ir gavėjui.

2.2 Asimetrinės kriptografinės sistemos

Kita plati kriptografinių sistemų klasė yra vadinamosios asimetrinės arba dviejų raktų sistemos. Šios sistemos pasižymi tuo, kad šifravimui ir iššifravimui naudojami skirtingi raktai, tarpusavyje susiję tam tikra priklausomybe. Tokių šifrų naudojimas tapo įmanomas dėka K. Shannon, kuris pasiūlė sukurti šifrą taip, kad jo atskleidimas prilygtų matematinio uždavinio sprendimui, reikalaujančiam atlikti skaičiavimo apimtis, viršijančias šiuolaikinių kompiuterių galimybes (pavyzdžiui, operacijos su dideliais pirminiais skaičiais ir jų sandaugomis). Vienas iš raktų (pavyzdžiui, šifravimo raktas) gali būti paviešintas, tokiu atveju pašalinama problema gauti bendrinamą slaptąjį raktą komunikacijai. Jei iššifravimo raktas yra paskelbtas viešai, tada gautos sistemos pagrindu galima sukurti perduodamų pranešimų autentifikavimo sistemą. Kadangi dažniausiai vienas raktas iš poros yra viešinamas, tokios sistemos dar vadinamos kriptosistemomis su viešasis raktas. Pirmasis raktas nėra slaptas ir gali būti paskelbtas naudoti visiems sistemos naudotojams, kurie šifruoja duomenis. Duomenų iššifravimas žinomu raktu neįmanomas. Duomenims iššifruoti šifruotos informacijos gavėjas naudoja antrąjį raktą, kuris yra slaptas. Žinoma, iššifravimo rakto negalima nustatyti pagal šifravimo raktą.

Pagrindinė asimetrinių kriptografinių sistemų koncepcija yra vienpusės funkcijos samprata.

Vienpusė funkcija yra efektyviai apskaičiuojama funkcija, kuriai nėra efektyvių invertavimo (t. y. ieškant bent vienos argumento reikšmės iš nurodytos funkcijos reikšmės) algoritmų.

Spąstų funkcija yra vienpusė funkcija, kurios atvirkštinę funkciją lengva apskaičiuoti, jei yra papildomos informacijos, ir sunku, jei tokios informacijos nėra.

Visi šios klasės šifrai yra pagrįsti vadinamosiomis viliojimo funkcijomis. Tokios funkcijos pavyzdys yra daugybos operacija. Dviejų sveikųjų skaičių sandaugą apskaičiuoti labai paprasta, tačiau nėra veiksmingų algoritmų, kaip atlikti atvirkštinę operaciją (skaičiaus išplėtimą į sveikuosius veiksnius). Atvirkštinė transformacija įmanoma tik tada, kai yra žinoma papildoma informacija.

Kriptografijoje labai dažnai naudojamos vadinamosios maišos funkcijos. Maišos funkcijos yra vienpusės funkcijos, skirtos kontroliuoti duomenų vientisumą. Kai informacija perduodama siuntėjo pusėje, ji yra maišoma, maiša perduodama gavėjui kartu su pranešimu, o gavėjas perskaičiuoja šios informacijos maišą. Jei abi maišos sutapo, tai reiškia, kad informacija buvo perduota be iškraipymų. Maišos funkcijų tema yra gana plati ir įdomi. Ir jos taikymo sritis yra daug daugiau nei tik kriptografija.

Šiuo metu labiausiai išplėtotas informacijos kriptografinės apsaugos su žinomu raktu metodas yra RSA, pavadintas pradinėmis jo išradėjų vardų raidėmis (Rivest, Shamir ir Adleman) ir yra kriptosistema, kurios stiprumas grindžiamas skaičiaus skaidymo į pirminius veiksnius problemos sprendimo sudėtingumu. Pirminiai skaičiai yra tie skaičiai, kurie neturi daliklių, išskyrus save ir vieną. Pirmieji skaičiai yra skaičiai, kurie neturi bendrų daliklių, išskyrus 1.

Pavyzdžiui, pasirinkime du labai didelius pirminius skaičius (dideli pradiniai skaičiai reikalingi dideliems kriptografiškai stipriams raktams sukurti). Parametrą n apibrėžiame kaip p ir q padauginimo rezultatą. Mes pasirenkame didelį atsitiktinį skaičių ir vadiname jį d, o jis turi būti pirminis su daugybos rezultatu (p - 1) * (q - 1). Raskite skaičių e, kurio santykis yra teisingas:

(e*d) mod ((p - 1) * (q - 1)) = 1

(mod yra dalybos liekana, t. y. jei e, padauginta iš d, yra padalinta iš ((p - 1) * (q - 1)), tai liekana bus 1).

Viešasis raktas yra skaičių e ir n pora, o privatusis raktas yra d ir n. Šifruojant šaltinio tekstas laikomas skaičių serija ir su kiekvienu jos skaičiumi atliekame operaciją:

C (i) = (M (i) e) mod n

Dėl to gaunama seka C (i), kuri sudarys kriptotekstą.

M (i) = (C (i) d) mod n

Kaip matote, norint iššifruoti reikia žinoti slaptąjį raktą.

Pabandykime su mažais skaičiais. Nustatykite p=3, q=7. Tada n=p*q=21. d pasirenkame kaip 5. Iš formulės (e*5) mod 12=1 apskaičiuojame e=17. Viešasis raktas 17, 21, slaptas - 5, 21.

Užšifruokime seką „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

Kriptotekstas – 11 12 16 17.

Patikrinkime iššifravimą:

M(2) = 115 mod 21 = 2

M(3) = 125 mod 21 = 3

M (4) = 16 5 mod 21 = 4

M(5) = 175 mod 21 = 5

Kaip matote, rezultatas yra tas pats.

RSA kriptosistema plačiai naudojama internete. Kai vartotojas prisijungia prie saugaus serverio, naudojant RSA algoritmo idėjas naudojamas viešojo rakto šifravimas. RSA stiprumas grindžiamas prielaida, kad labai sunku, o gal net neįmanoma, nustatyti privatų raktą iš viešojo rakto. Norėdami tai padaryti, reikėjo išspręsti didžiulio sveikojo skaičiaus daliklių egzistavimo problemą. Iki šiol niekas to nesprendė analitiniais metodais, o RSA algoritmą galima nulaužti tik išsamiai išvardijus.

Taigi asimetrinės kriptografinės sistemos yra sistemos, kuriose šifravimui ir iššifravimui naudojami skirtingi raktai. Vienas iš raktų netgi gali būti paviešintas. Tokiu atveju duomenų iššifruoti naudojant žinomą raktą neįmanoma.

Kriptografija yra mokslas apie matematinius metodus, užtikrinančius informacijos konfidencialumą (neįmanoma perskaityti informacijos pašaliniams) ir autentiškumą (autorystės vientisumą ir autentiškumą, taip pat negalėjimą atsisakyti autorystės). Iš pradžių kriptografija tyrinėjo informacijos šifravimo metodus – atviro (šaltinio) teksto grįžtamąjį pavertimą slaptu algoritmu ir raktu į šifruotą tekstą. Tradicinė kriptografija sudaro simetriškų kriptosistemų atšaką, kurioje šifravimas ir iššifravimas atliekami naudojant tą patį slaptąjį raktą. Be šio skyriaus, šiuolaikinė kriptografija apima asimetrines kriptosistemas, elektroninio skaitmeninio parašo (EDS) sistemas, maišos funkcijas, raktų valdymą, paslėptos informacijos gavimą ir kvantinę kriptografiją.

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

1. Zlatopolskis D.M. Paprasčiausi teksto šifravimo būdai. /D.M. Zlatopolskis – Maskva: Chistye Prudy, 2007 m

2. Moldovyan A. Kriptografija. /A. Moldovyanas, N.A. Moldovyanas, B.Ya. Sovietai – Sankt Peterburgas: Lan, 2001 m

3. Jakovlevas A.V., Bezbogovas A.A., Rodinas V.V., Šamkinas V.N. Kriptografinė informacijos apsauga. / Tutorial – Tambovas: Tambovo leidykla. valstybė tech. universitetas, 2006 m

4. http://ru. wikipedia.org

5. http://cryptoblog.ru

6. http://Stfw.ru

7. http://www.contrerror. tsure.ru

Moldovyan A. Kriptografija./A. Moldovyanas, N. A. Moldovyanas, B. Ya. Sovetovas – Sankt Peterburgas: Lan, 2001 m.

Veiksmas lauke informacines technologijas. Taigi aukštųjų mokyklų studentams aktualiu ir reikšmingu laikytina edukacinės krypties „Informatika“ pasirenkamojo kurso „Kompiuteris ir informacijos sauga“ studijos. Kursas orientuotas į jaunosios kartos paruošimą gyvenimui ir darbui visiškai naujoje informacinės visuomenės aplinkoje, kurioje sprendžiami aprūpinimo...

Kartą su vyresniuoju Nastja aistringai vaidinome detektyvus ir detektyvus, sugalvojome savo šifrus, tyrimo metodus. Tada šis pomėgis praėjo ir vėl sugrįžo. Nastya turi sužadėtinį Dimką, kuris entuziastingai vaidina skautus. Jo aistra pasidalino ir mano dukra. Kaip žinia, norint perduoti svarbią informaciją vieni kitiems, žvalgybos pareigūnams reikia šifro. Šių žaidimų pagalba taip pat išmoksite užšifruoti žodį ar net visą tekstą!

Baltos dėmės

Bet koks tekstas, net ir be šifro, gali virsti sunkiai įskaitoma mėšle, jei tarp raidžių ir žodžių neteisingai dedami tarpai.

Pavyzdžiui, į tai virsta paprastas ir aiškus sakinys „Susitikime prie ežero“ - „Susitikime su Yanaber yeguozera“.

Net dėmesingas žmogus laimikio iš karto nepastebės. Tačiau patyręs skautas Dimka sako, kad tai paprasčiausias šifravimo būdas.

be balsių

Arba galite naudoti šį metodą – rašykite tekstą be balsių.

Pavyzdžiui, čia yra sakinys: „Užrašas guli miško pakraštyje stovinčio ąžuolo įduboje“. Šifruotas tekstas atrodo taip: "Zpska lie in dpl db, ktr stt n pshke ls".

Tam prireiks ir išradingumo, ir užsispyrimo, ir, galbūt, suaugusiųjų pagalbos (kurių taip pat kartais neskauda lavinti atmintį ir prisiminti vaikystę).

Skaitykite atvirkščiai

Šis šifravimas vienu metu sujungia du metodus. Tekstas turi būti skaitomas iš dešinės į kairę (ty atvirkščiai), o tarpus tarp žodžių galima dėti atsitiktinai.

Čia skaitykite ir iššifruokite: "Neleta minv ąžuolas, manoro tsop irtoms".

Antra už pirmą

Arba kiekviena abėcėlės raidė gali būti žymima po jos esančia raide. Tai yra, vietoj "a" rašome "b", vietoj "b" rašome "c", vietoj "c" - "d" ir pan.

Remdamiesi šiuo principu, galite sukurti neįprastą šifrą. Kad nesusipainiotume, visiems žaidimo dalyviams pagaminome mini cheat’us. Su jais daug patogiau naudoti šį metodą.

Atspėk, kokią frazę užšifravome: „T'ilb g tzhsibmzh fiobue mzhdlp – pagal ojlpdeb oj toynbzhu schmarf“.

deputatai

Tuo pačiu principu kaip ir ankstesnis šifras, naudojamas „pakeitimo“ metodas. Skaičiau, kad jis buvo naudojamas šifruoti šventus žydų tekstus.

Vietoj pirmosios abėcėlės raidės rašome paskutinę, vietoj antrosios - priešpaskutinę ir pan. Tai yra, vietoj A - Z, vietoj B - Yu, vietoj C - E ...

Kad būtų lengviau iššifruoti tekstą, po ranka reikia turėti abėcėlę ir popieriaus lapą su rašikliu. Jūs žiūrite į laiško korespondenciją ir užsirašote. Vaikui bus sunku įvertinti akimis ir iššifruoti.

lenteles

Galite užšifruoti tekstą pirmiausia įrašydami jį į lentelę. Tereikia iš anksto susitarti, kokia raide žymėsite tarpus tarp žodžių.

Maža užuomina – tai turėtų būti įprasta raidė (pavyzdžiui, p, k, l, o), nes retai žodžiuose sutinkamos raidės iškart patraukia akį ir dėl to tekstas lengvai iššifruojamas. Taip pat reikia aptarti, kokio dydžio bus lentelė ir kaip įvesite žodžius (iš kairės į dešinę arba iš viršaus į apačią).

Užšifruokime frazę kartu naudodami lentelę: Naktimis einame gaudyti karpių.

Tarpas bus žymimas raide „r“, žodžiai rašomi iš viršaus į apačią. 3 lentelė po 3 (braižome įprasto sąsiuvinio lapo langelius).

Štai ką mes gauname:
N I M O T K A Y
O YU D R V A S R
CH R E L I R R E.

Grotelės

Norint perskaityti tokiu būdu užšifruotą tekstą, jums ir jūsų draugui reikės tų pačių trafaretų: popieriaus lapų su atsitiktine tvarka iškirptais kvadratais.

Šifravimas turi būti parašytas lygiai tokio paties formato lape kaip ir trafaretas. Raidės rašomos langeliuose-skyltėse (o taip pat galite rašyti, pavyzdžiui, iš dešinės į kairę arba iš viršaus į apačią), likę langeliai užpildomi bet kokiomis kitomis raidėmis.

Įveskite knygą

Jei ankstesniame šifre paruošėme du trafaretus, dabar mums reikia tų pačių knygų. Pamenu, dar vaikystėje berniukai mokykloje tam naudodavo Dumas romaną „Trys muškietininkai“.

Užrašai atrodė taip:
„324 s, 4 a, c, 7 sl.
150 s, 1 a, n, 11 v...".

Pirmas skaitmuo nurodė puslapio numerį
antra- pastraipos numeris
trečia raidė- kaip turėtų būti skaičiuojamos pastraipos iš viršaus (c) arba žemiau (n),
ketvirta raidė- žodis.

Mano pavyzdyje reikia ieškoti norimų žodžių:
Pirmas žodis: 324 puslapyje, 4-oje pastraipoje nuo viršaus, septintas žodis.
Antras žodis: 150 puslapyje, 1 pastraipa iš apačios, vienuoliktas žodis.

Iššifravimo procesas nėra greitas, tačiau joks pašalinis asmuo negalės perskaityti pranešimo.

Tobulėjant internetui, iššifravimo technologijos vystosi nepaprastai greitai.

Šiuolaikiniame pasaulyje nepaprastai sunku sukurti kodą, kurio ekspertai negalėtų iššifruoti per porą valandų. Nepaisant to, žmonija iki šių dienų ir toliau mįslinga dėl neišspręstų praeities žinučių. Kokia jų paslaptis?
Britų laikraštis „The Daily Telegraph“, padedamas ekspertų ir istorikų, sudarė 10 šifrų sąrašą, kurio turinys kol kas neatskleidžiamas.
1. Phaistos diskas. Jis vadinamas pagrindiniu užšifruotu pranešimu senovės kultūra Kretos salos. Tai molio gaminys, rastas Fest mieste 1903 m. Abi jos pusės padengtos spirale uždėtais hieroglifais. Ekspertai sugebėjo atskirti 45 ženklų tipus, tačiau tik keli iš jų buvo identifikuoti kaip hieroglifai. Pranešimo prasmė neaiški.

2. Tiesinė A. Rastas Kretoje ir pavadintas britų archeologo Arthuro Evanso vardu. 1952 m. Michaelas Ventris iššifravo Linear B, kuris buvo naudojamas Mikėnų kalbai, seniausiam žinomam graikų kalbos variantui, šifruoti. Tačiau tiesinė A išspręsta tik iš dalies, o išnarplioti fragmentai parašyti kokia nors mokslui nežinoma kalba.

4. Ant kiniško aukso luito atspausdintas šifras. Septyni aukso luitai tariamai buvo išduoti 1933 metais generolui Wangui Šanchajuje. Juose yra paveikslėlių, kiniškų raidžių ir kai kurių užšifruotų pranešimų. Juose gali būti vieno iš JAV bankų išduoti metalo autentiškumo sertifikatai. Kinų rašmenų turinys rodo, kad aukso luitų vertė viršija 300 mln.

5. Rulonų kriptogramos- trys užšifruoti pranešimai, kuriuose, kaip manoma, yra informacijos apie dviejų vagonų aukso, sidabro ir brangakmenių lobį, kurį 1820-aisiais netoli Lynchburg, Bedfordo grafystėje, Virdžinijoje, palaidojo aukso ieškotojų grupė, vadovaujama Thomaso Jeffersono Bale'o. Iki šiol nerasta lobio kaina siekia apie 30 mln. Kriptogramų paslaptis iki šiol neįminta.

6. Voynicho rankraštis dažnai vadinama paslaptingiausia knyga pasaulyje. Rankraštyje panaudota unikali abėcėlė, jame apie 250 puslapių ir piešinių, kuriuose vaizduojamos nežinomos gėlės, nuogos nimfos ir astrologiniai simboliai. Pirmą kartą jis pasirodė XVI amžiaus pabaigoje, kai Šventosios Romos imperatorius Rudolfas II jį nupirko Prahoje iš nežinomo pirklio už 600 dukatų (apie 3,5 kg aukso, šiandien daugiau nei 50 tūkst. dolerių). Iš Rudolfo II knyga atiteko didikams ir mokslininkams, o XVII amžiaus pabaigoje dingo.
Rankraštis vėl pasirodė apie 1912 m., kai jį nupirko amerikiečių knygnešys Wilfriedas Voynichas. Po jo mirties rankraštis buvo padovanotas Jeilio universitetui.
Tekstas turi bruožų, kurie nebūdingi nė vienai kalbai. Kita vertus, kai kurios savybės, tokios kaip žodžių ilgis, raidžių ir skiemenų jungimosi būdas, yra panašios į tas, kurios yra tikrosiose kalbose.

7. Dorabella šifras 1897 m. sukūrė britų kompozitorius seras Edwardas Williamas Elgaras. Užšifruota forma jis išsiuntė laišką į Vulverhamptono miestą savo merginai Dorai Penny, 22 metų Alfredo Penny, Šv. Petro katedros rektoriaus, dukrai. Niekas kitas niekada nesužinojo, apie ką buvo laiškas.

8. Chaociferas, kurio nepavyko atrasti per jo kūrėjo gyvenimą. Šifrą 1918 metais išrado Johnas F. Byrne'as ir beveik 40 metų nesėkmingai bandė juo sudominti JAV valdžią. Išradėjas pasiūlė piniginį atlygį kiekvienam, kuris sugebės išspręsti jo šifrą, tačiau dėl to niekas to neprašė. Tačiau 2010 m. gegužę Byrne'o šeimos nariai perdavė visus likusius Byrne'o dokumentus Merilendo Nacionaliniam kriptografijos muziejui, todėl buvo atrastas algoritmas.

9. Šifras D „Agapeyeff. 1939 metais rusų kilmės britų kartografas Aleksandras D "Agapeyeffas išleido knygą apie kriptografijos pagrindus Kodai ir šifrai, kurios pirmajame leidime pacitavo savo išradimą šifrą. Šis šifras nebuvo įtrauktas į vėlesnius leidimus. Vėliau D'Agapeyeffas prisipažino, kad pamiršo šio šifro iššifravimo algoritmą.

10. Taman Shud. 1948 m. gruodžio 1 d., Australijos pakrantėje Somerton mieste, netoli Adelaidės, nepaisant Australijos klimatui būdingos karštos dienos, rastas negyvas vyro kūnas, apsirengęs megztiniu ir paltu. Pas jį jokių dokumentų nerasta. Atlikus pomirtinę apžiūrą, buvo nustatytas nenatūralus kraujas, kuris pripildė visų pirma jo pilvo ertmę, taip pat padidėjo vidaus organai, tačiau pašalinių medžiagų jo organizme nerasta.

Geležinkelio stotyje jie rado ir lagaminą, kuris galėjo priklausyti velioniui. Ten buvo kelnės su slapta kišene, o joje – iš knygos išplėštas popierius su užrašu Taman Shud. Tyrimo metu nustatyta, kad nuo labai retos Omaro Khayyamo Rubaiyat kolekcijos kopijos buvo nuplėštas popieriaus lapas. Pati knyga buvo rasta ant galinės neužrakinto automobilio sėdynės. Galiniame knygos viršelyje didžiosiomis raidėmis atsainiai nupieštos penkios eilutės – šios žinutės prasmės nepavyko iššifruoti.

Metodai: aiškinamasis ir iliustracinis, iš dalies tiriamasis.

• Sukurkite sąlygas pažintiniam susidomėjimui dalyku didinti.
• Prisidėti prie analitinio-sintezuojančio mąstymo ugdymo.
• Prisidėti prie įgūdžių ir gebėjimų, kurie yra bendro mokslinio ir bendro intelektualinio pobūdžio, formavimo.

Užduotys:

edukacinis:

• apibendrinti ir sisteminti žinias apie pagrindines sąvokas: kodas, kodavimas, kriptografija;
• susipažinti su paprasčiausiais šifravimo būdais ir jų kūrėjais;
• ugdyti gebėjimą skaityti šifravimą ir šifruoti informaciją;

kuriant:

• ugdyti pažintinę veiklą ir Kūrybiniai įgūdžiai studentai;
• formuoti loginį ir abstraktų mąstymą;
• ugdyti gebėjimą įgytas žinias pritaikyti nestandartinėse situacijose;
• lavinti vaizduotę ir sąmoningumą;

edukacinis:

• puoselėti bendravimo kultūrą;
• ugdyti smalsumą.

Siūlomas vystymas gali būti naudojamas 7-9 klasių mokiniams. Pristatymas padeda padaryti medžiagą vaizdingą ir prieinamą.

Visuomenė, kurioje žmogus gyvena, visą savo vystymąsi nagrinėja informaciją. Jis kaupiamas, apdorojamas, saugomas, perduodamas. (2 skaidrė. Pristatymas)

O ar visada visi turi viską žinoti?

Žinoma ne.

Žmonės visada stengėsi slėpti savo paslaptis. Šiandien susipažinsite su kriptografijos raidos istorija, išmoksite paprasčiausių šifravimo būdų. Galėsite iššifruoti pranešimus.

Paprasti šifravimo būdai buvo naudojami ir šiek tiek paplitę jau senovės karalysčių eroje ir senovėje.

Kriptografija – kriptografija – yra tokio pat amžiaus kaip ir rašymas. Kriptografijos istorija turi daugiau nei vieną tūkstantmetį. Idėja kurti tekstus su paslėptomis prasmėmis ir užšifruotus pranešimus yra beveik tokia pat sena kaip ir pats rašymo menas. Tam yra daug įrodymų. Molio lentelė iš Ugarito (Sirija) – pratimai, mokantys iššifravimo meno (1200 m. pr. Kr.). „Babilono teodicija“ iš Irako yra akrosticho pavyzdys (II tūkstantmečio prieš Kristų vidurys).

Vieną pirmųjų sisteminių šifrų sukūrė senovės žydai; šis metodas vadinamas temura - „mainai“.

Paprasčiausias iš jų yra „Atbash“, abėcėlė buvo padalinta per vidurį taip, kad pirmosios dvi raidės A ir B sutapo su paskutinėmis dviem T ir Sh. Temur šifro vartoseną galima rasti Biblijoje. Ši Jeremijo pranašystė, paskelbta VI a. pr. Kr. pradžioje, apima prakeikimą visiems pasaulio valdovams, baigiant „Sezacho karaliumi“, kuris, iššifruotas iš „Atbash“ šifro, pasirodo esąs Babilono karalius.

(3 skaidrė) Išradingesnis šifravimo būdas buvo išrastas senovės Spartoje Likurgo laikais (V a. pr. Kr.) Tekstui šifruoti buvo panaudota Scitalla – cilindro formos strypas, ant kurio buvo užvyniota pergamento juosta. Tekstas buvo rašomas eilutė po eilutės išilgai cilindro ašies, juosta buvo išvyniota nuo lazdelės ir perduodama adresatui, kuris turėjo tokio pat skersmens Scytall. Šis metodas pakeitė pranešimo raides. Šifro raktas buvo Scitalos skersmuo. ARISTOTELIS sugalvojo būdą, kaip sulaužyti tokį šifrą. Jis išrado Antiscital iššifravimo įrenginį.

(4 skaidrė) Užduotis „Pasitikrink“

(5 skaidrė) Graikų rašytojas POLYBIUS naudojo signalizacijos sistemą, kuri buvo naudojama kaip šifravimo metodas. Su jo pagalba buvo galima perduoti absoliučiai bet kokią informaciją. Jis surašė abėcėlės raides į kvadratinę lentelę ir jas pakeitė koordinatėmis. Šio šifro stabilumas buvo puikus. Pagrindinė to priežastis buvo galimybė nuolat keisti raidžių seką aikštėje.

(6 skaidrė) Užduotis „Pasitikrink“

(7 skaidrė) Ypatingą vaidmenį išsaugant paslaptį atliko JULIUS CAESAR pasiūlytas šifravimo metodas, aprašytas jo knygoje „Pastabos apie galų karą.

(8 skaidrė) Užduotis „Pasitikrink“

(9 skaidrė) Yra keletas Cezario šifro modifikacijų. Vienas iš jų – Gronsfeldo šifravimo algoritmas (1734 m. sukūrė belgas José de Bronkhor, Comte de Gronsfeld, kariškis ir diplomatas). Šifravimas slypi tame, kad poslinkio reikšmė nėra pastovi, o nustatoma raktu (gama).

(10 skaidrė) Tam, kuris perduoda šifravimą, svarbus jo atsparumas iššifravimui. Ši šifro savybė vadinama kriptografiniu stiprumu. Norėdami padidinti kriptografinį stiprumą, leiskite šifrus su daugybe abėcėlės ar kelių reikšmių pakaitalų. Tokiuose šifruose kiekvienam atviros abėcėlės simboliui priskiriamas ne vienas, o keli šifro simboliai.

(11 skaidrė) Moksliniai kriptografijos metodai pirmą kartą pasirodė arabų šalyse. Arabiška kilmė ir pats žodis šifras (iš arabiško žodžio „skaičius“). Arabai, norėdami apsaugoti originalų tekstą, pirmieji raides pakeitė skaičiais. Slaptas raštas ir jo reikšmė minima net Tūkstančio ir vienos nakties pasakose. Pirmoji knyga, specialiai skirta kai kuriems šiframs aprašyti, pasirodė 855 m., Ji vadinosi „Didžiojo žmogaus siekio išnarplioti senovės rašto paslaptis knyga“.

(12 skaidrė) Italų matematikas ir filosofas GEROLAMO CARDANO parašė knygą „Apie subtilybes“, kurioje yra kriptografijos dalis.

Jo indėlį į kriptografijos mokslą sudaro du sakiniai:

Pirmasis yra naudoti paprastą tekstą kaip raktą.

Antra, jis pasiūlė šifrą, dabar vadinamą Cardano Grid.

Be šių pasiūlymų, Cardano pateikia šifrų stiprumo „įrodymą“, pagrįstą raktų skaičiaus skaičiavimu.

Cardano grotelės yra kietos medžiagos lakštas, kuriame reguliariais intervalais daromi stačiakampiai, vieno dygsnio aukščio ir įvairaus ilgio pjūviai. Uždėjus šią grotelę ant rašomojo popieriaus lapo, į išpjovas buvo galima įrašyti slaptą žinutę. Likusios vietos buvo užpildytos savavališku tekstu, maskuojančiu slaptą pranešimą. Tokį maskavimosi būdą naudojo daugelis žinomų istorinių asmenybių, kardinolas Rišeljė Prancūzijoje ir Rusijos diplomatas A.Griboedovas. Tokios gardelės pagrindu Cardano sukonstravo permutacijos šifrą.

(13 skaidrė) Užduotis „Pasitikrink“

(14 skaidrė) Jie taip pat mėgo kriptografiją Rusijoje. Naudojami tie patys šifrai kaip ir Vakarų šalyse – ikona, pakaitalai, permutacijos.

Kriptografijos paslaugos atsiradimo Rusijoje data turėtų būti laikoma 1549 m. (Ivano IV valdymo metais), nuo to momento, kai buvo suformuotas „ambasadorių ordinas“, kuriame buvo „skaitmeninis skyrius“.

Petras I visiškai pertvarkė kriptografijos tarnybą, sukurdamas „Ambasadoriaus biurą“. Šiuo metu kodai naudojami šifravimui, kaip „skaitmeninių abėcėlių“ programos. Garsiojoje „Tsarevičiaus Aleksejaus byloje“ kaltinamojoje medžiagoje taip pat atsirado „skaitmeninės abėcėlės“.

(15 skaidrė) Užduotis „Pasitikrink“

(16 skaidrė) XIX amžius atnešė daug naujų kriptografijos idėjų. THOMAS JEFFERSON sukūrė šifravimo sistemą, kuri kriptografijos istorijoje užima ypatingą vietą – „disko šifrą“. Šis šifras buvo įgyvendintas naudojant specialų įrenginį, kuris vėliau buvo pavadintas Džefersono šifru.

1817 m. DESIUS WADSWORTH sukūrė šifravimo įrenginį, kuris įvedė naują kriptografijos principą. Naujovė buvo ta, kad jis sukūrė įvairaus ilgio paprasto ir šifruoto teksto abėcėlę. Prietaisas, kuriuo jis tai padarė, buvo diskas su dviem judančiais žiedais su abėcėlėmis. Išorinio žiedo raidės ir skaičiai buvo nuimami ir gali būti surinkti bet kokia tvarka. Ši šifravimo sistema įgyvendina periodinį poliabėcėlės pakeitimą.

(17 skaidrė) Yra daug būdų užkoduoti informaciją.

Prancūzų armijos kapitonas CHARLES BARBIER 1819 metais sukūrė kodavimo sistemą ecriture noctrume – naktinis rašymas. Sistemoje buvo naudojami išgaubti taškai ir brūkšneliai, sistemos trūkumas – jos sudėtingumas, nes buvo koduojamos ne raidės, o garsai.

LOUIS BRAILE patobulino sistemą, sukūrė savo šifrą. Šios sistemos pagrindai naudojami ir šiandien.

(18 skaidrė) SAMUEL MORSE 1838 m. sukūrė simbolių kodavimo sistemą naudojant taškus ir brūkšnius. Jis taip pat yra telegrafo (1837 m.) – prietaiso, kuris naudojo šią sistemą, išradėjas. Svarbiausias dalykas šiame išradime yra dvejetainis kodas, tai yra tik dviejų simbolių naudojimas raidėms koduoti.

(19 skaidrė) Užduotis „Pasitikrink“

(20 skaidrė) XIX amžiaus pabaigoje kriptografija pradėjo įgyti tiksliojo mokslo, o ne tik meno bruožų, ji pradėta studijuoti karo akademijose. Vienas iš jų sukūrė savo karinio lauko šifrą, vadinamą Saint-Cyr linija. Tai leido žymiai padidinti kriptografo darbo efektyvumą, palengvinti Vigenère šifro diegimo algoritmą. Būtent šiame šifravimo-dešifravimo procesų mechanizavime slypi eilutės autorių indėlis į praktinę kriptografiją.

Kriptografijos istorijoje XIX a. buvo ryškiai įspaustas AUGUST KIRKHOFFES vardas. Devintajame XIX amžiaus dešimtmetyje jis išleido knygą „Karinė kriptografija“, kurios apimtis buvo tik 64 puslapiai, tačiau jie įamžino jo vardą kriptografijos istorijoje. Jame suformuluoti 6 specifiniai reikalavimai šiframs, iš kurių du susiję su šifravimo stiprumu, o likusieji – su veikimo savybėmis. Vienas iš jų („sistemos kompromitavimas neturėtų sukelti nepatogumų korespondentams“) tapo žinomas kaip „Kerckhoffs taisyklė“. Visi šie reikalavimai yra aktualūs šiandien.

XX amžiuje kriptografija tapo elektromechanine, vėliau elektronine. Tai reiškia, kad elektromechaniniai ir elektroniniai prietaisai tapo pagrindine informacijos perdavimo priemone.

(21 skaidrė) XX amžiaus antroje pusėje, plėtojant kompiuterinės technologijos elementų bazę, atsirado elektroniniai kodavimo įrenginiai. Šiandien elektroniniai kodavimo įrenginiai sudaro didžiąją daugumą šifravimo įrankių. Jie atitinka vis didėjančius šifravimo patikimumo ir greičio reikalavimus.

Aštuntajame dešimtmetyje įvyko du įvykiai, kurie rimtai paveikė tolesnę kriptografijos raidą. Pirma, buvo priimtas (ir paskelbtas!) pirmasis duomenų šifravimo standartas (DES), kuris „įteisino“ Kerckhoffo principą kriptografijoje. Antra, po amerikiečių matematikų W. DIFFI ir M. HELLMANo darbų gimė „nauja kriptografija“ – kriptografija su viešuoju raktu.

(22 skaidrė) Užduotis „Pasitikrink“

(23 skaidrė) Kriptografijos vaidmuo padidės, nes plečiasi jos taikymo sritis:

• Elektroninis parašas,
• elektroninių dokumentų autentiškumo ir vientisumo patvirtinimas,
• elektroninio verslo saugumas,
• internetu perduodamos informacijos apsauga ir kt.

Išmanyti kriptografiją privalės kiekvienas elektroninių informacijos mainų priemonių naudotojas, todėl kriptografija ateityje taps „trečiuoju raštingumu“ kartu su „antruoju raštingumu“ – kompiuteriniais ir informacinių technologijų įgūdžiais.

Kai sudėtingas šifras pagaliau bus išspręstas, jame gali būti pasaulio lyderių, slaptųjų draugijų ir senovės civilizacijų paslapčių. Prieš jus – tuzinas paslaptingiausių šifrų žmonijos istorijoje, kurie dar nebuvo išspręsti.

Pašto rėmėjas: šviestuvai ir lempos

Ricky McCormick užrašai

1999 m. birželį, praėjus 72 valandoms po to, kai buvo pranešta apie vieno žmogaus dingimą, lavonas buvo rastas Misūrio kukurūzų lauke. Keista, bet lavonas suiro daugiau nei turėjo per tokį laiką. Mirties metu 41 metų Ricky McCormickas kišenėse turėjo du užšifruotus banknotus. Jis buvo bedarbis, nebaigęs mokyklos, gyveno iš pašalpos, neturėjo automobilio. McCormickas taip pat kalėjo už nepilnametės išžaginimą. Paskutinį kartą jis buvo matytas gyvas likus penkioms dienoms iki jo kūno suradimo, kai atvyko atlikti įprastinės apžiūros Forest Park ligoninėje Sent Luise.

Nei FTB kriptoanalizės padaliniui, nei Amerikos kriptovaliutų asociacijai nepavyko iššifruoti užrašų ir paviešino juos praėjus 12 metų po žmogžudystės. Tyrėjai mano, kad paslaptingi užrašai buvo parašyti likus maždaug trims dienoms iki žmogžudystės. McCormicko artimieji tvirtina, kad auka šią žinučių kodavimo techniką naudojo nuo vaikystės, tačiau, deja, nė vienas iš jų nežino šio šifro rakto.

Kriptos

Tai amerikiečių menininko Jimo Sanborno skulptūra, pastatyta priešais įėjimą į CŽV būstinę Langley mieste, Virdžinijoje. Jame yra keturi sudėtingi užšifruoti pranešimai, iš kurių trys buvo iššifruoti. Iki šiol 97 paskutinės dalies, žinomos kaip K4, simboliai liko neiššifruoti.

Dešimtajame dešimtmetyje CŽV vadovo pavaduotojas Billas Studmanas pavedė NSA iššifruoti užrašus. Buvo suformuota speciali komanda, kuri sugebėjo iššifruoti tris iš keturių pranešimų 1992 m., tačiau paviešino juos tik 2000 m. Taip pat tris dalis 1990-aisiais išsprendė CŽV analitikas Davidas Steinas, kuris naudojo popierių ir pieštuką, ir kompiuterių mokslininkas Jimas Gillogly, kuris naudojo kompiuterį.

Iššifruoti pranešimai primena CŽV korespondenciją, o skulptūra yra spausdinimo metu iš spausdintuvo išeinančio popieriaus formos.

Voynicho rankraštis

Voynicho rankraštis, sukurtas XV amžiuje, yra viena garsiausių Renesanso mįslių. Knyga pavadinta antikvaro Wilfriedo Voynicho vardu, kuris ją įsigijo 1912 m. Jame yra 240 puslapių, o kai kurių puslapių trūksta. Rankraštyje gausu biologinių, astronominių, kosmologinių ir farmacinių iliustracijų. Yra net paslaptingas sulankstomas astronominis stalas. Iš viso rankraštyje yra daugiau nei 170 tūkstančių simbolių, kurie neatitinka jokių taisyklių. Rašant šifruotus simbolius nėra skyrybos ar pertraukų, o tai nebūdinga ranka rašytam šifruotam tekstui. Kas sukūrė šį rankraštį? Tyrėjas? Žolininkas? Alchemikas? Manoma, kad knyga kadaise priklausė Šventosios Romos imperatoriui Rudolfui II, kuris mėgo astrologiją ir alchemiją.

Leonas Battista Alberti, italų rašytojas, menininkas, architektas, poetas, kunigas, kalbininkas ir filosofas, negalėjo pasirinkti vienos profesijos. Šiandien jis žinomas kaip Vakarų kriptografijos tėvas ir gyveno tais pačiais metais, kai buvo sukurtas rankraštis. Jis sukūrė pirmąjį daugiabėcėlinį šifrą ir pirmąją mechaninę šifravimo mašiną. Galbūt Voynicho rankraštis yra vienas pirmųjų kriptografijos eksperimentų? Jei Voynicho rankraščio kodas bus iššifruotas, tai gali pakeisti mūsų mokslo ir astronomijos istorijos žinias.

Shagborough raidės

Piemens paminklas yra vaizdingame Stafordšyre Anglijoje. Jis buvo pastatytas XVIII amžiuje ir yra Nicolas Poussin paveikslo „Arkadų piemenys“ skulptūrinė interpretacija, tačiau kai kurios detalės buvo pakeistos. Po paveikslu – 10 raidžių tekstas: seka O U O S V A V V tarp raidžių D ir M. Virš paveikslo – dvi akmeninės galvos: besišypsantis plikas ir vyras su ožkos ragais ir smailomis ausimis. Remiantis viena versija, už paminklą sumokėjęs vyras George'as Ansonas parašė lotyniško posakio „Optimae Uxoris Optimae Sororis Viduus Amantissimus Vovit Virtutibus“ santrumpą, kuri reiškia „Geriausioms žmonoms, geriausioms iš seserų, atsidavęs našlys tai skiria jūsų dorybėms“.

Buvęs CŽV kalbininkas Keithas Massey šiuos laiškus susiejo su Jono 14:6. Kiti tyrinėtojai mano, kad šifras yra susijęs su masonija. Buvęs „Bletchley Park“ analitikas Oliveris Lawnas teigė, kad kodas gali būti nuoroda į Jėzaus šeimos medį, o tai mažai tikėtina. Shugborough dvaro vadovas Richardas Kempas 2004 metais inicijavo reklaminę kampaniją, kuri susiejo užrašą su Šventojo Gralio vieta.

Linijinis A

Linijinis A yra kretietiško rašto variantas, susidedantis iš šimtų simbolių ir dar neiššifruotas. Jį naudojo kelios senovės Graikijos civilizacijos 1850–1400 m. pr. Kr. Po achėjų invazijos į Kretą ji buvo pakeista Linear B, kuri buvo iššifruota šeštajame dešimtmetyje ir pasirodė esanti viena iš ankstyviausių graikų kalbos formų. Linear A niekada nebuvo iššifruota, o Linear B kodai jam netinka. Daugumos ženklų skaitymas žinomas, tačiau kalba lieka nesuprantama. Daugiausia jos pėdsakų rasta Kretoje, tačiau rašytinių paminklų šia kalba būta žemyninėje Graikijoje, Izraelyje, Turkijoje ir net Bulgarijoje.

Manoma, kad linijinis A, kuris, kaip teigiama, yra Kretos-Mino rašto pirmtakas, yra būtent tai, ką galima pamatyti Phaistos diske, vienoje garsiausių archeologinių paslapčių. Tai maždaug 16 cm skersmens kepto molio diskas, kilęs iš antrojo tūkstantmečio pr. ir rastas Phaistos rūmuose Kretoje. Jis padengtas nežinomos kilmės ir prasmės simboliais.

Praėjus 1000 metų po Kretos-Minoanijos atsirado Eteokretanas, kuris neklasifikuojamas ir gali būti kažkaip susijęs su Linijine A. Rašoma graikų abėcėle, bet tikrai ne graikiška.

Dorabella šifras

Kriptologija labai domėjosi ir anglų kompozitorius Edwardas Elgaras. Jo atminimui pirmosios XX amžiaus pradžios šifravimo mašinos buvo pavadintos jo kūrinio „Enigma Variations“ vardu. Enigma mašinos galėjo užšifruoti ir iššifruoti pranešimus. Elgaras savo merginai Dorai Penny nusiuntė „raštelį Dorabellai“ – taip jis vadino dvidešimt metų jaunesnę merginą. Jis jau buvo laimingai vedęs kitą moterį. Galbūt jis turėjo romaną su Penny? Ji niekada neiššifravo kodo, kurį jis jai atsiuntė, ir niekas kitas niekada negalėjo to padaryti.

Rulonų kriptogramos

Virdžinijos žmogus, kuriantis paslėptų lobių paslapčių šifrus, yra Dano Browno daiktai, o ne tikras pasaulis. 1865 m. buvo išleista brošiūra, kurioje aprašomas didžiulis lobis, kurio vertė šiandien būtų daugiau nei 60 mln. Teigiama, kad jis 50 metų buvo palaidotas Bedfordo grafystėje. Galbūt asmuo, kuris tai padarė, Thomas J. Bale'as, niekada neegzistavo. Tačiau brošiūroje buvo nurodyta, kad Bale'as atidavė dėžutę su trimis šifruotomis žinutėmis viešbučio savininkui, kuris dešimtmečius nieko su jomis nedarė. Apie Bale'ą daugiau nieko negirdėjo.

Vienintelis Bale'o pranešimas, kuris buvo iššifruotas, teigia, kad autorius paliko didžiulį kiekį aukso, sidabro ir brangenybių šešių pėdų gylio akmeniniame rūsyje. Taip pat rašoma, kad kitas šifras nusako tikslią rūsio vietą, todėl jį surasti neturėtų kilti sunkumų. Kai kurie skeptikai mano, kad Bale'o lobis yra antis, kuri buvo sėkmingai panaudota parduodant lankstinukus už 50 centų, o tai šiandieniniais pinigais būtų 13 USD.

Zodiako žudikų paslaptys

Liūdnai pagarsėjęs Kalifornijos serijinis žudikas, žinomas kaip Zodiakas, tyčiojosi iš San Francisko policijos keliais šifrais, teigdamas, kad kai kurie iš jų atskleis visame mieste padėtų bombų vietą. Jis pasirašinėjo raides su apskritimu ir kryžiumi – simboliu, žyminčiu Zodiaką, trylikos žvaigždynų dangaus juostą.

Zodiakas taip pat išsiuntė tris laiškus trims skirtingiems laikraščiams, kurių kiekviename buvo trečdalis 408 simbolių šifro. Mokytoja iš Salino vietos laikraštyje pamatė simbolius ir iššifravo šifrą. Pranešime buvo rašoma: „Man patinka žudyti žmones, nes tai labai smagu. Tai smagiau nei žudyti laukinius gyvūnus miške, nes žmogus yra pavojingiausias gyvūnas. Žudymas man kelia didžiausią jaudulį. Tai netgi geriau nei seksas. Geriausia laukia, kol aš mirsiu. Aš gimsiu iš naujo rojuje ir visi, kuriuos nužudžiau, taps mano vergais. Aš nesakysiu tau savo vardo, nes tu norėsi sulėtinti arba sustabdyti verbų verbavimą mano pomirtiniam gyvenimui.

Zodiakas prisiėmė atsakomybę už 37 žmonių nužudymą ir niekada nebuvo rastas. Jis turi mėgdžiotojų visame pasaulyje.

Tamanas Šudas

1948 metų gruodį Australijoje, Somerton paplūdimyje, buvo rastas vyro kūnas. Mirusiojo tapatybės nustatyti nepavyko, o bylą iki šiol gaubia paslaptis. Vyras galėjo būti nužudytas nežymiu nuodu, tačiau net mirties priežastis nežinoma. Somertono vyras buvo apsirengęs baltais marškiniais, kaklaraiščiu, rudu megztu megztu ir rudos spalvos švarku. Buvo nukirptos drabužių etiketės, dingo piniginė. Dantys neatitiko jokių turimų dantų įrašų.

Nepažįstamo žmogaus kišenėje jie rado popieriaus lapą su užrašu „tamam shud“ arba persų kalba „baigta“. Vėliau viename iš laikraščių publikuojant medžiagą šia tema, buvo padaryta rašybos klaida: vietoj „Tamam“ buvo išspausdintas žodis „Taman“, dėl ko į istoriją pateko klaidingas pavadinimas. Tai buvo puslapio fragmentas iš reto 12-ojo amžiaus persų poeto Omaro Khayyamo kolekcijos Rubaiyat leidimo. Knyga buvo rasta ir viduje Viršelyje buvo įrašytas vietinis telefono numeris ir užšifruota žinutė. Be to, netoliese esančios geležinkelio stoties sandėliuke buvo rastas lagaminas su daiktais, tačiau tai nepadėjo atpažinti nukentėjusiosios. Ar vyras Somertonas buvo gilus šaltojo karo šnipas? Kriptografas mėgėjas? Praeina metai, bet tyrėjai nepriartėjo prie to, kad išsiaiškintų.

Blitz šifrai

Ši mįslė yra pati naujausia iš visų išvardytų, nes buvo paviešinta tik 2011 m. Blitz šifrai yra keli puslapiai, atrasti per Antrąjį pasaulinį karą. Jie ilgus metus gulėjo medinėse dėžėse viename iš Londono rūsių, kuris buvo atidarytas po Vokietijos bombardavimo. Vienas kareivis šiuos popierius pasiėmė su savimi, paaiškėjo, kad juose pilna keistų piešinių ir užšifruotų žodžių. Dokumentuose yra daugiau nei 50 unikalių į kaligrafiją panašių simbolių. Dokumentų datuoti neįmanoma, tačiau, remiantis populiaria versija, greitieji šifrai yra XVIII amžiaus okultistų ar masonų darbas.