Šifre su se od pamtivijeka koristile za čuvanje tajni. Jedan od najstarijih šifriranih sustava, podaci o kojima nam je povijest donijela, lutaju. Koristili su ga stari Grci još u 5. stoljeću prije Krista. Tih je dana Sparta, uz potporu Perzije, vodila rat protiv Atene. Spartanski general Lysander počeo je sumnjati Perzijce u dvostruku igru. Hitno su mu bile potrebne istinite informacije o njihovim namjerama. U najkritičnijem trenutku iz perzijskog tabora stigao je glasnički rob sa službenim pismom. Nakon što je pročitao pismo, Lysander je od glasnika zatražio pojas. Ispostavilo se da je na ovom pojasu odana prijateljica (sada bismo rekli "tajni agent") Lysandra napisala šifriranu poruku. Na pojasu glasnika razbarušeno su ispisivana razna slova koja se nisu zbrajala ni s jednom riječi. Štoviše, slova nisu napisana uz struk, već preko. Lysander je uzeo drveni cilindar određenog promjera (lutajući), namotao glasnikov pojas oko njega na takav način da se rubovi pojasa zatvore, a poruka koju je čekao bila je poredana na pojasu uzduž tvornice cilindar. Ispostavilo se da su Perzijanci planirali udariti Spartance iznenadnim ubodom u leđa i ubiti Lysandrove pristaše. Primivši ovu poruku, Lysander je neočekivano i potajno sletio blizu mjesta gdje su se nalazile perzijske trupe i iznenadnim ih udarcem pobijedio. Ovo je jedan od prvih poznatih slučajeva u povijesti u kojem je šifrirana poruka imala iznimno važnu ulogu.
Bila je to permutacijska šifra, čiji se tekst sastoji od slova otvorenog teksta preuređenih prema određenom, ali strancima nepoznatom zakonu. Sustav šifriranja ovdje je permutacija slova, radnje su navijanje pojasa oko lutanja. Šifra ključa je promjer lutanja. Jasno je da pošiljatelj i primatelj poruke moraju imati užad istog promjera. To odgovara pravilu da ključ za šifriranje mora biti poznat i pošiljatelju i primatelju. Lutanje je najjednostavniji tip šifriranja. Dovoljno je pokupiti nekoliko lutanja različitih promjera, a nakon namotavanja pojasa na jednom od njih pojavio bi se običan tekst. Ovaj sustav šifriranja dešifriran je u davna vremena. Pojas je namotan na stožasto lutanje s blagim suženjem. Tamo gdje je promjer presjeka stožaste skitale blizu promjera koji se koristi za šifriranje, poruka se djelomično čita, nakon čega se pojas namotava oko skitale potrebnog promjera.
Julije Cezar široko je koristio šifre drugog tipa (zamjenske šifre), koji se čak smatra izumiteljem jedne od ovih šifri. Ideja Cezarove šifre bila je da se na papiru (papirusu ili pergamentu) dva alfabeta jezika na kojem će poruka biti napisana ispišu jedno ispod drugog. Međutim, druga je abeceda napisana ispod prve s određenom (poznatom samo pošiljatelju i primatelju, pomak). Za Cezarovu šifru taj je pomak jednak tri položaja. Umjesto odgovarajućeg otvorenog teksta, preuzetog iz prve (gornje) abecede, donji znak abecede ispod ovog slova upisuje se u poruku (šifrirani tekst). Naravno, sada takav sustav šifriranja može lako razbiti čak i laik, ali u to se vrijeme Cezarova šifra smatrala neraskidivom.
Nešto složeniju šifru izumili su stari Grci. Ispisali su abecedu u obliku tablice 5 x 5, označili retke i stupce sa simbolima (to jest, numerirali su ih) i napisali dva simbola umjesto otvorenog teksta. Ako su ti znakovi dati u poruci kao jedan blok, tada je s kratkim porukama za jednu određenu tablicu takva šifra vrlo stabilna, čak i prema suvremenim konceptima. Ova ideja, stara oko dvije tisuće godina, korištena je u složenim šiframa tijekom Prvog svjetskog rata.
Raspad Rimskog Carstva bio je popraćen padom kriptografije. Povijest nije sačuvala značajnije podatke o razvoju i primjeni kriptografije u ranom i srednjem srednjem vijeku. I samo tisuću godina kasnije, kriptografija oživljava u Europi. Šesnaesto stoljeće u Italiji je stoljeće spletki, urota i previranja. Klanovi Borgia i Medici bore se za političku i financijsku moć. U takvoj atmosferi šifre i kodovi postaju vitalni.
Godine 1518. opat Trithemius, benediktinski redovnik koji živi u Njemačkoj, objavio je knjigu na latinskom pod nazivom Poligrafija. Bila je to prva knjiga o umjetnosti kriptografije, a uskoro je prevedena na francuski i njemački.
1556. liječnik i matematičar iz Milana Girolamo Cardano objavio je djelo u kojem je opisan sustav šifriranja koji je izumio, a koji je ušao u povijest pod imenom "Cardano Lattice". To je komad tvrdog kartona s rupama izrezanim nasumičnim redoslijedom. Cardanova rešetka bila je prva primjena permutacijske šifre.
Smatralo se apsolutno snažnom šifrom čak i u drugoj polovici prošlog stoljeća, s dovoljno visokom razinom razvoja matematike. Tako se u romanu Julesa Verna "Mathias Sandor" dramatični događaji razvijaju oko šifriranog pisma poslanog s golubicom, ali je slučajno palo u ruke političkog neprijatelja. Da bi pročitao ovo pismo, otišao je autoru pisma kao sluga kako bi pronašao mrežu za šifriranje u svojoj kući. U romanu nitko nema ideju pokušavati dešifrirati slovo bez ključa, samo na temelju znanja o primijenjenom sustavu šifriranja. Usput, presretnuto slovo izgledalo je kao tablica s 6 x 6 slova, što je bila velika greška šifrirača. Da je isto slovo napisano u nizu bez razmaka, a ukupan broj slova uz dodatak nije 36, dešifrirač bi i dalje morao provjeriti hipoteze o korištenom sustavu šifriranja.
Možete izbrojati broj mogućnosti šifriranja koje pruža Cardano rešetka 6 x 6. dešifriranje takve rešetke nekoliko desetaka milijuna godina! Cardanov izum pokazao se izuzetno žilavim. Na njegovoj je osnovi tijekom Drugog svjetskog rata stvorena jedna od najtrajnijih pomorskih šifri u Velikoj Britaniji.
Međutim, do sada su razvijene metode koje omogućuju, pod određenim uvjetima, dovoljno brzo dešifriranje takvog sustava.
Nedostatak ove rešetke je potreba da se sama rešetka pouzdano sakrije od stranaca. Iako je u nekim slučajevima moguće zapamtiti mjesto utora i redoslijed njihovog numeriranja, iskustvo pokazuje da se na pamćenje osobe, osobito kada se sustav rijetko koristi, ne može osloniti. U romanu "Matija Sandor" prijelaz rešetke u ruke neprijatelja imao je najtragičnije posljedice za autora pisma i za cijelu revolucionarnu organizaciju čiji je član bio. Stoga u nekim slučajevima mogu biti poželjni manje jaki, ali jednostavniji sustavi šifriranja koji se lako oporavljaju iz memorije.
Dvoje ljudi moglo bi s jednakim uspjehom tražiti titulu "oca moderne kriptografije". To su Talijan Giovanni Battista Porta i Francuz Blaise de Vigenère.
Godine 1565. Giovanni Porta, matematičar iz Napulja, objavio je sustav zamjene temeljen na zamjeni koji je dopuštao da se bilo koji znak u otvorenom tekstu zamijeni šifrom na jedanaest različitih načina. Za to je uzeto 11 abeceda za šifriranje, od kojih je svako identificirano parom slova koja određuju koje se abecede treba upotrijebiti za zamjenu slova u otvorenom tekstu s abecedom. Kada koristite portove šifriranih abeceda, osim što imate 11 abeceda, morate imati i ključnu riječ koja definira odgovarajuću abecedu šifriranja u svakom koraku šifriranja.
Stol Giovannija Porte
Obično je šifrirani tekst u poruci napisan u jednom komadu. Na tehničkim komunikacijskim linijama obično se prenosi u obliku petoznamenkastih skupina, međusobno odvojenih razmakom, deset skupina po retku.
Sustav Ports ima vrlo visoku trajnost, osobito pri nasumičnom odabiru i pisanju abeceda, čak i prema suvremenim kriterijima. No, ima i nedostataka: oba dopisnika moraju imati prilično nezgrapne tablice koje se moraju čuvati od znatiželjnih očiju. Osim toga, morate se nekako dogovoriti oko ključne riječi, koja bi također trebala biti tajna.
Te je probleme riješio diplomat Vigenère. U Rimu se upoznao s djelima Trithemiusa i Cardana, a 1585. objavio je svoje djelo "Traktat o šiframa". Kao i metoda Ports, metoda Vigenère temelji se na tablici. Glavna prednost metode Vigenere je njezina jednostavnost. Poput sustava Ports, sustav Vigenère zahtijeva ključnu riječ (ili izraz) za šifriranje, čija slova određuju kojim će od 26 abeceda šifriranja biti kriptirano svako specifično slovo otvorenog teksta. Ključno tekstualno slovo definira stupac, tj. specifična šifra abecede. Slovo samog šifriranog teksta nalazi se unutar tablice koje odgovara slovu otvorenog teksta. Sustav Vigenere koristi samo 26 šifriranih podataka i po snazi je inferiorniji od sustava Ports. No, tablicu Vigenere lako je vratiti iz memorije prije šifriranja, a zatim uništiti. Stabilnost sustava može se povećati dogovorom ne o ključnoj riječi, već o dugom ključnom izrazu, tada će razdoblje korištenja šifriranih abeceda biti mnogo teže odrediti.
Vigenèreova šifra
Svi sustavi za šifriranje prije dvadesetog stoljeća bili su ručni. S niskim intenzitetom razmjene šifri, to nije bio nedostatak. Sve se promijenilo pojavom telegrafa i radija. Povećanjem intenziteta razmjene šifriranih poruka tehničkim sredstvima komunikacije, pristup neovlaštenih osoba prenesenim porukama postao je znatno lakši. Zahtjevi za složenost šifriranja, brzinu šifriranja (dešifriranja) informacija dramatično su porasli. Postalo je potrebno mehanizirati ovaj rad.
Nakon Prvog svjetskog rata posao šifriranja počeo se brzo razvijati. Razvijaju se novi sustavi šifriranja, izmišljaju se strojevi koji ubrzavaju proces šifriranja (dešifriranja). Najpoznatiji je bio mehanički stroj za šifriranje "Hagelin". Tvrtku za proizvodnju ovih strojeva osnovao je Šveđanin Boris Hagelin i postoji i danas. Hagelin je bio kompaktan, jednostavan za upotrebu i pružao je visoku čvrstoću šifre. Ovaj stroj za šifriranje implementirao je princip zamjene, a broj korištenih abeceda premašio je broj sustava Ports, a prijelaz s jedne abecede na drugu izveden je na pseudo-slučajan način.
Automobil Hagellin C-48
Tehnološki, rad stroja koristio je principe rada dodavanja strojeva i mehaničkih automatskih strojeva. Kasnije je ovaj stroj doživio poboljšanja, matematički i mehanički. To je značajno povećalo trajnost i upotrebljivost sustava. Sustav se pokazao toliko uspješnim da su tijekom prijelaza na računalnu tehnologiju principi postavljeni u Hagelinu elektronički modelirani.
Druga mogućnost za implementaciju zamjenske šifre bili su diskovni strojevi, koji su od samog početka bili elektromehanički. Glavni uređaj za šifriranje u automobilu bio je skup diskova (od 3 do 6 komada), postavljenih na jednoj osi, ali ne kruto, i na takav način da su se diskovi mogli okretati oko osi neovisno jedan o drugom. Disk je imao dvije baze, izrađene od bakelita, u koje su kontaktni terminali utisnuti prema broju slova abecede. U tom slučaju kontakti jedne baze bili su električno spojeni iznutra s kontaktima druge baze u parovima na proizvoljan način. Izlazni kontakti svakog diska, osim posljednjeg, spojeni su fiksnim kontaktnim pločama na ulazne kontakte sljedećeg diska. Osim toga, svaki disk ima prirubnicu s izbočinama i udubljenjima koja zajedno određuju prirodu koračnog pokreta svakog diska u svakom ciklusu šifriranja. U svakom ciklusu takta šifriranje se provodi pulsirajućim naponom kroz ulazni kontakt sklopnog sustava koji odgovara slovu otvorenog teksta. Na izlazu sklopnog sustava na kontaktu se pojavljuje napon koji odgovara trenutnom slovu šifriranog teksta. Nakon dovršetka jednog ciklusa šifriranja, diskovi se rotiraju neovisno jedan o drugom za jedan ili nekoliko koraka (u ovom slučaju neki diskovi mogu biti potpuno neaktivni u svakom koraku). Zakon gibanja određen je konfiguracijom prirubnica diska i može se smatrati pseudo-slučajnim. Ti su strojevi bili široko rasprostranjeni, a ideje iza njih također su elektronički modelirane tijekom dolaska ere elektroničkog računalstva. Čvrstoća šifri koje proizvode takvi strojevi također je bila iznimno velika.
Tijekom Drugog svjetskog rata, disk stroj Enigma korišten je za šifriranje Hitlerove prepiske s Rommelom. Jedno od vozila nakratko je palo u ruke britanske obavještajne službe. Nakon što su napravili njegovu točnu kopiju, Britanci su uspjeli dešifrirati tajnu prepisku.
Sljedeće je pitanje relevantno: je li moguće stvoriti apsolutno jaku šifru, tj. onaj koji bi bio otkriven čak i teoretski. Otac kibernetike, Norbert Wiener, tvrdio je: „Svaki dovoljno dugačak dio šifriranog teksta uvijek se može dešifrirati, pod uvjetom da protivnik ima dovoljno vremena za to … Svaka se šifra može dešifrirati samo ako za to postoji hitna potreba i informacije koje se trebaju pribaviti vrijede troškova. sredstva truda i vremena . Ako govorimo o šifri generiranoj u skladu s bilo kojim precizno i nedvosmisleno definiranim algoritmom, bez obzira na to koliko kompleksan bio, onda je to doista tako.
Međutim, američki matematičar i stručnjak za obradu informacija Claude Shannon pokazao je da se može stvoriti apsolutno snažna šifra. Istodobno, nema praktične razlike između apsolutno jake šifre i takozvanih praktičnih šifri snage (implementirane pomoću posebno razvijenih složenih algoritama). Apsolutno snažna šifra mora se generirati i koristiti na sljedeći način:
- šifra se generira ne koristeći nikakav algoritam, već na potpuno slučajan način (bacanje novčića, nasumično otvaranje karte iz dobro pomiješanog špila, generiranje niza slučajnih brojeva pomoću generatora slučajnih brojeva na diodi šuma itd..);
- duljina šifriranog teksta ne smije prelaziti duljinu generirane šifre, tj. jedan šifrirani znak upotrijebit će se za šifriranje jednog znaka otvorenog teksta.
Naravno, u ovom slučaju moraju biti ispunjeni svi uvjeti za ispravno rukovanje šiframa i, iznad svega, tekst se ne može ponovno šifrirati s jednom već korištenom šifrom.
Apsolutno jake šifre koriste se u slučajevima kada se mora zajamčiti apsolutna nemogućnost dešifriranja od strane neprijatelja dopisivanja. Konkretno, takve šifre koriste ilegalni agenti koji djeluju na neprijateljskom teritoriju i koriste bilješke. Bilježnica se sastoji od stranica sa stupcima brojeva, nasumično odabranim i nazvanim blok -šifra.
Metode šifriranja su različite, ali jedna od najjednostavnijih je sljedeća. Slova abecede označena su dvoznamenkastim brojevima A - 01, B - 02 … Z - 32. Tada poruka "Spremni za susret" izgleda ovako:
običan tekst - SPREMNI ZA SUSRET;
otvoreni digitalni tekst - 0415191503 11 03181917062406;
blok šifra - 1123583145 94 37074189752975;
šifrirani tekst - 1538674646 05 30155096714371.
U ovom slučaju, šifrirani tekst dobiva se numeričkim zbrajanjem običnog digitalnog teksta i blokovske šifre po modulu 10 (tj. Prijenosna jedinica, ako postoji, ne uzima se u obzir). Šifrirani tekst namijenjen prijenosu tehničkim komunikacijskim sredstvima ima oblik petoznamenkastih skupina, u ovom slučaju trebao bi izgledati ovako: 15386 74648 05301 5509671437 16389 (posljednje 4 znamenke dodaju se proizvoljno i ne uzimaju se u obzir). Naravno, potrebno je obavijestiti primatelja koja se stranica bilježnice s šiframa koristi. To se radi na unaprijed određenom mjestu u običnom tekstu (u brojevima). Nakon šifriranja, iskorištena stranica šifriranog dijela otkida se i uništava. Prilikom dešifriranja primljenog kriptograma, ista se šifra mora oduzeti po modulu 10 od šifriranog teksta. Naravno, takva se bilježnica mora čuvati vrlo dobro i tajno, budući da sama činjenica njezine prisutnosti, ako postane poznata neprijatelju, znači agentov neuspjeh.
Dolazak elektroničkih računalnih uređaja, osobito osobnih računala, označio je novu eru u razvoju kriptografije. Među mnogim prednostima uređaja računalnog tipa može se primijetiti sljedeće:
a) izuzetno velika brzina obrade informacija, b) mogućnost brzog unosa i šifriranja prethodno pripremljenog teksta, c) mogućnost korištenja složenih i iznimno jakih algoritama za šifriranje, d) dobra kompatibilnost sa suvremenim komunikacijskim mogućnostima, e) brza vizualizacija teksta s mogućnošću brzog ispisa ili brisanja, f) mogućnost da na jednom računalu imate različite programe za šifriranje s blokiranjem pristupa
neovlaštene osobe koje koriste sustav lozinki ili unutarnju kripto zaštitu, g) univerzalnost šifriranog materijala (tj. pod određenim uvjetima, računalni algoritam za šifriranje može kriptirati ne samo alfanumeričke podatke, već i telefonske razgovore, fotografske dokumente i video materijale).
Međutim, valja napomenuti da se u organizaciji zaštite informacija tijekom njihova razvoja, pohrane, prijenosa i obrade treba pridržavati sustavnog pristupa. Postoji mnogo mogućih načina curenja informacija, pa čak ni dobra kripto zaštita ne jamči njezinu sigurnost ako se ne poduzmu druge mjere za njezinu zaštitu.
Reference:
Adamenko M. Temelji klasične kriptologije. Tajne šifri i kodova. M.: DMK press, 2012. S. 67-69, 143, 233-236.
Simon S. Knjiga šifri. M.: Avanta +, 2009. S. 18-19, 67, 103, 328-329, 361, 425.
