Ежелден шифрлар құпияны сақтау үшін қолданылған. Тарих бізге жеткізген ең ежелгі шифрлік жүйелердің бірі - кезбе. Ежелгі гректер оны біздің эрамызға дейінгі V ғасырда қолданған. Сол күндері Парсы қолдаған Спарта Афинаға қарсы соғыс жүргізді. Спартандық генерал Лисандр парсыларды қос ойынға күдіктене бастады. Ол тез арада олардың ниеттері туралы шынайы ақпаратты қажет етті. Ең маңызды сәтте ресми хатпен парсы лагерінен хабаршы құл келді. Хатты оқыған Лисандер хабаршыдан белбеуді талап етті. Бұл белбеуде адал дос (қазір біз «құпия агент» дейтін боламыз) Лисандра шифрланған хабарлама жазады екен. Хабаршының белбеуінде әр түрлі хаттар ретсіз жазылған, олар ешбір сөзге қосылмады. Оның үстіне хаттар белде емес, көлденеңде жазылған. Лизандер белгілі бір диаметрлі ағаш цилиндрді алды (кезбе), хабаршы белбеуін белбеудің шеттері жабылатындай етіп орады, және ол күткен хабар белбеудің генераторы бойымен тізбектелді. цилиндр Анықталғандай, парсылар спартандықтардың арқасына күтпеген жерден соққы беруді жоспарлап, Лисандрдың жақтастарын өлтірді. Бұл хабарды алған Лизандер күтпеген жерден жасырын түрде парсы әскерлерінің орналасқан жеріне келіп қонды және кенеттен соққымен оларды жеңді. Бұл тарихта шифрлық хабарлама өте маңызды рөл атқарған алғашқы белгілі жағдайлардың бірі.
Бұл шифр мәтіні белгілі бір заңға сәйкес реттелген, бірақ бөтен адамдарға белгісіз ашық мәтіннен тұратын ауыстыру шифрі болды. Мұндағы шифр жүйесі - әріптерді ауыстыру, әрекеттер - кезбе айналасындағы белбеудің оралуы. Шифр кілті - бұл кезбе диаметрі. Хабарды жіберуші мен алушының диаметрі бірдей арқандар болуы керек екені түсінікті. Бұл шифрлау кілті жіберушіге де, алушыға да белгілі болуы керек деген ережеге сәйкес келеді. Кезбе - шифрдың ең қарапайым түрі. Әр түрлі диаметрдегі бірнеше кезбе алу жеткілікті, және олардың біреуіне белбеуді орағаннан кейін қарапайым мәтін пайда болады. Бұл шифрлау жүйесі ежелгі уақытта шифрланған. Белбеу конус тәрізді қаңылтырға сәл конуспен оралған. Егер конустық скиталаның көлденең қимасының диаметрі шифрлау үшін қолданылатын диаметрге жақын болса, хабарлама ішінара оқылады, содан кейін белдік қажетті диаметрдегі скиталаның айналасына оралады.
Юлий Цезарь басқа шифрларды (алмастырушы шифрлар) кеңінен қолданды, ол тіпті осы шифрлардың бірін ойлап тапқан болып саналады. Цезарь шифрының идеясы қағазда (папирус немесе пергамент) хабарлама жазылатын тілдің екі алфавитінің бірінің астына бірі жазылуы болды. Алайда, екінші алфавит бірінші астына белгілі бірмен (жіберуші мен алушыға ғана белгілі, ауысыммен) жазылады. Цезарь шифры үшін бұл ауысым үш позицияға тең. Бірінші (жоғарғы) алфавиттен алынған сәйкес мәтіннің әрпінің орнына осы әріп астындағы төменгі алфавит таңбасы хабарламаға жазылады (шифрлік мәтін). Әрине, қазір мұндай шифр жүйесін қарапайым адам да оңай бұзуы мүмкін, бірақ ол кезде Цезарь шифрі үзілмейтін болып саналды.
Біршама күрделі шифрды ежелгі гректер ойлап тапқан. Олар алфавитті 5 х 5 кесте түрінде жазды, олар жолдар мен бағандармен белгіленді (яғни оларды нөмірледі) және ашық мәтіннің орнына екі таңба жазды. Егер бұл таңбалар хабарламада бір блок ретінде берілсе, онда бір нақты кестеге арналған қысқа хабарламалармен мұндай шифр тіпті қазіргі түсініктерге сәйкес өте тұрақты. Шамамен екі мың жылдық бұл идея Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде күрделі шифрларда қолданылды.
Рим империясының ыдырауы криптографияның құлдырауымен бірге жүрді. Тарих ерте және орта ғасырларда криптографияның дамуы мен қолданылуы туралы маңызды ақпаратты сақтаған жоқ. Ал тек мың жылдан кейін Еуропада криптография жандана бастады. Он алтыншы ғасыр Италияда интригалар, қастандықтар мен дүрбелеңдер ғасыры. Боргиа мен Медичи рулары саяси және қаржылық билікке таласады. Мұндай атмосферада шифрлар мен кодтар маңызды болады.
1518 жылы Германияда тұратын Бенедикт монахы Аббат Тритемиус полиграфия деп аталатын кітап шығарды. Бұл криптография өнері бойынша алғашқы кітап болды және көп ұзамай француз және неміс тілдеріне аударылды.
1556 жылы Милан дәрігері мен математигі Джироламо Кардано өзі ойлап тапқан шифрлау жүйесін сипаттайтын шығарманы жариялады, ол тарихқа «Cardano торы» деген атпен енді. Бұл кездейсоқ ретпен кесілген тесіктері бар қатты картон. Cardano торы ауыстыру шифрінің бірінші қолдануы болды.
Ол өткен ғасырдың екінші жартысында да математиканың жеткілікті жоғары даму деңгейімен абсолютті күшті шифр болып саналды. Осылайша, Жюль Верннің «Матиас Сандор» романында драмалық оқиғалар көгершінмен жіберілген, бірақ кездейсоқ саяси жаудың қолына түскен шифрлік хаттың айналасында өрбиді. Бұл хатты оқу үшін ол үйдің шифр торын табу үшін қызметші ретінде хат авторына барды. Романда ешбір кілтсіз әріптің шифрын шешуге тырысу идеясы жоқ, тек қолданылатын шифр жүйесі туралы білімге негізделген. Айтпақшы, ұсталған хат 6х6 әріптік кестеге ұқсады, бұл шифрлаушының өрескел қателігі болды. Егер сол әріп бос орынсыз жолда жазылса және қосымшаның көмегімен әріптердің жалпы саны 36 болмаса, шифр шешуші әлі де қолданылатын шифрлау жүйесі туралы гипотезаларды тексеруі керек еді.
Сіз 6 x 6 Cardano торымен қамтамасыз етілген шифрлау опцияларының санын санауға болады, мұндай торды бірнеше ондаған миллион жылдар бойы шифрлау! Карданоның өнертабысы өте берік болып шықты. Оның негізінде Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Ұлыбританиядағы ең берік теңіз шифрларының бірі құрылды.
Дегенмен, белгілі бір жағдайларда мұндай жүйені тез шешуге мүмкіндік беретін әдістер әзірленді.
Бұл тордың кемшілігі - тордың өзін бөтен адамдардан сенімді түрде жасыру қажеттілігі. Кейбір жағдайларда слоттардың орналасуы мен олардың нөмірлену тәртібін есте ұстауға болатынына қарамастан, тәжірибе көрсеткендей, адамның жадысына, әсіресе жүйе сирек қолданылатын кезде, сенім артуға болмайды. «Матиас Сандор» романында тордың жау қолына ауысуы хат авторы үшін және ол мүше болған бүкіл революциялық ұйым үшін ең қайғылы салдарға әкелді. Сондықтан, кейбір жағдайларда, жадыдан қалпына келтіруге болатын, әлдеқайда күшті, бірақ қарапайым шифрлау жүйелері қолайлы болуы мүмкін.
Екі адам «қазіргі заманғы криптографияның әкесі» атағын бірдей табысқа ие бола алады. Олар итальяндық Джованни Баттиста Порта мен француз Блез де Вигенер.
1565 жылы Неапольдық математик Джованни Порта алмастыруға негізделген шифр жүйесін жариялады, ол кез келген ашық мәтінді он бір түрлі жолмен шифр әріпімен алмастыруға мүмкіндік берді. Ол үшін 11 шифр алфавиті алынады, олардың әрқайсысы жұп әріптермен анықталады, олар шифр алфавитіне қарапайым мәтінді ауыстыру үшін қандай әліпбиді қолдану керектігін анықтайды. Порт шифр алфавитін қолданғанда, 11 алфавитпен қатар, шифрлаудың әр қадамында сәйкес шифр алфавитін анықтайтын кілт сөз болуы қажет.
Джованни Портаның үстелі
Әдетте хабарламадағы шифр мәтіні бір бөліктен тұрады. Техникалық байланыс желілерінде ол әдетте бір жолдан он топтан тұратын, бір-бірінен бос орынмен бөлінген бес таңбалы топтар түрінде беріледі.
Порттар жүйесі өте жоғары төзімділікке ие, әсіресе кездейсоқ алфавиттерді таңдағанда және жазғанда, тіпті қазіргі өлшемдерге сәйкес. Бірақ оның кемшіліктері де бар: екі корреспондентте де үлкен кестелер болуы керек, олар көзге көрінбеуі керек. Сонымен қатар, сіз қандай да бір түрде кілт сөзбен келісуіңіз керек, ол да құпия болуы керек.
Бұл мәселелерді дипломат Вигенер шешті. Римде ол Тритемиус пен Карданоның шығармаларымен танысып, 1585 жылы өзінің «Шифрлар туралы трактат» атты еңбегін жариялады. Порттар әдісі сияқты, Вигенер әдісі де кестеге негізделген. Vigenere әдісінің басты артықшылығы - оның қарапайымдылығы. Порттар жүйесі сияқты, Vigenère жүйесі де шифрлау үшін кілт сөзді (немесе фразаны) қажет етеді, олардың әріптері ашық мәтіннің әрбір нақты әрпі 26 шифр алфавитінің қайсысы шифрланатынын анықтайды. Негізгі мәтін әріп бағанды анықтайды, яғни. арнайы шифр алфавиті. Шифрленген мәтіннің әрпі кестенің ішінде ашық мәтінге сәйкес келеді. Vigenere жүйесі тек 26 шифрды қолданады және күші жағынан Порттар жүйесінен төмен. Бірақ Vigenere кестесін шифрлаудан бұрын жадтан қалпына келтіру оңай, содан кейін жою. Жүйенің тұрақтылығын негізгі сөзбен емес, ұзын сөз тіркесімен келісу арқылы арттыруға болады, сонда шифр алфавитін қолдану мерзімін анықтау әлдеқайда қиын болады.
Vigenère шифры
ХХ ғасырға дейінгі барлық шифрлау жүйелері қолмен болды. Шифр алмасудың төмен қарқындылығымен бұл кемшілік болмады. Телеграф пен радионың пайда болуымен бәрі өзгерді. Байланыстың техникалық құралдарымен шифрлық хабарламалар алмасу қарқындылығының артуымен рұқсат етілмеген адамдардың жіберілетін хабарламаларға қол жеткізуі айтарлықтай жеңілдеді. Шифрлардың күрделілігіне, ақпаратты шифрлау (шифрды ашу) жылдамдығына қойылатын талаптар күрт өсті. Бұл жұмысты механикаландыру қажет болды.
Бірінші дүниежүзілік соғыстан кейін шифрлау бизнесі тез дами бастады. Жаңа шифрлау жүйелері әзірленуде, шифрлау (шифрын ашу) процесін жылдамдататын машиналар ойлап табылуда. Ең әйгілі «Гагелин» механикалық шифрлық машинасы болды. Бұл машиналарды шығаратын компанияны швециялық Борис Хагелин құрды және бүгінгі күнге дейін бар. Хагелин ықшам, қолдануға оңай және шифрдің жоғары беріктігін қамтамасыз етті. Бұл шифрлық машина ауыстыру принципін іске асырды, ал шифр алфавитінің саны Порттар жүйесінен асып түсті, және бір шифр алфавитінен екіншісіне ауысу жалған кездейсоқ әдіспен жүзеге асырылды.
Автомобиль Хагеллин С-48
Технологиялық тұрғыда машинаның жұмысында қосу машиналары мен механикалық автоматты машиналардың жұмыс принциптері қолданылды. Кейінірек бұл машина математикалық және механикалық жағынан жетілдірілді. Бұл жүйенің беріктігі мен қолданылуын едәуір арттырды. Жүйенің табысты болғаны соншалық, компьютерлік технологияға көшу кезінде Хагелинде жазылған принциптер электронды түрде модельденді.
Ауыстырылатын шифрды енгізудің тағы бір нұсқасы диск -машиналар болды, олар бастапқы кезден бастап электромеханикалық болды. Автокөліктегі негізгі шифрлау құрылғысы бір оське бекітілген, бірақ қатаң емес және осьтер айналасында дискілер бір -біріне тәуелсіз айналатындай (3 -тен 6 данаға дейін) дискілер жиынтығы болды. Дискте бакелиттен жасалған екі негіз болды, олардың ішіне алфавит әріптерінің санына сәйкес контакт терминалдары басылды. Бұл жағдайда бір негіздің түйіспелері ерікті түрде жұппен екінші негіздің түйіспелерімен электрлік түрде қосылды. Әр дискінің шығыс контактілері, соңғысынан басқасы, бекітілген байланыс тақталары арқылы келесі дисктің кіріс контактілеріне қосылады. Сонымен қатар, әрбір дискіде әр шифрлау циклінде әр дискінің қадамдық қозғалысының сипатын анықтайтын шығыңқы және ойықтары бар фланец бар. Әр сағаттық циклде шифрлау ашық мәтінге сәйкес келетін коммутациялық жүйенің кіріс контактісі арқылы импульстік кернеу арқылы жүзеге асады. Коммутациялық жүйенің шығысында контактіде кернеу пайда болады, ол шифрлік мәтіннің ағымдағы әрпіне сәйкес келеді. Шифрлаудың бір циклы аяқталғаннан кейін, дискілер бір -біріне тәуелсіз бір немесе бірнеше сатыға айналады (бұл жағдайда кейбір дискілер әр қадамда толық бос тұруы мүмкін). Қозғалыс заңы диск фланецтерінің конфигурациясымен анықталады және жалған кездейсоқ деп санауға болады. Бұл машиналар кеңінен таралды, ал олардың идеялары электронды есептеу дәуірі пайда болған кезде де электронды түрде модельденді. Мұндай машиналар шығаратын шифрлардың беріктігі де ерекше жоғары болды.
Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Enigma диск машинасы Гитлердің Роммельмен хат алмасуын шифрлау үшін қолданылды. Көліктердің бірі аз уақыт британдық барлаушылардың қолына түсті. Оның дәл көшірмесін жасаған британдықтар құпия хат алмасуды шеше алды.
Келесі сұрақ орынды: абсолютті күшті шифр құруға бола ма, б.а. тіпті теориялық тұрғыдан ашылмайтын еді. Кибернетиканың әкесі Норберт Винер: «Кез келген жеткілікті ұзақ шифр мәтінінің шифрін шешуге болады, егер қарсыластың бұған жеткілікті уақыты болса … Кез келген шифр шифрды шеше алады, егер оған шұғыл қажеттілік болса. алынуы тиіс ақпарат шығынға тұрарлық. күш пен уақыт құралы ». Егер біз қандай да бір нақты және анық анықталған алгоритмге сәйкес жасалған шифр туралы айтатын болсақ, ол қаншалықты күрделі болса да, бұл шынымен де солай.
Алайда, американдық математик және ақпаратты өңдеу жөніндегі маман Клод Шеннон абсолютті күшті шифр құруға болатынын көрсетті. Бұл ретте абсолютті күшті шифр мен практикалық беріктік деп аталатын шифрлардың (арнайы әзірленген күрделі алгоритмдерді қолдана отырып) практикалық айырмашылығы жоқ. Абсолютті күшті шифрды келесі түрде құру және қолдану керек:
- шифр кез келген алгоритмді қолданбай, бірақ мүлдем кездейсоқ түрде (монетаны лақтыру, жақсы араласқан палубадан кездейсоқ картаны ашу, шу диодында кездейсоқ сандар генераторы арқылы кездейсоқ сандар тізбегін құру және т..);
- шифр мәтінінің ұзындығы генерацияланған шифрдің ұзындығынан аспауы керек, яғни. ашық мәтіннің бір таңбасын шифрлау үшін бір шифр таңбасы пайдаланылады.
Әрине, бұл жағдайда шифрларды дұрыс өңдеу үшін барлық шарттар орындалуы керек және ең алдымен мәтінді бұрын қолданылған шифрмен қайта шифрлау мүмкін емес.
Абсолютті күшті шифрлар корреспонденция жауының шифрды шешудің абсолюттік мүмкін еместігіне кепілдік берілуі тиіс жағдайларда қолданылады. Атап айтқанда, мұндай шифрларды жау аумағында жұмыс істейтін және шифр жазбаларын қолданатын заңсыз агенттер қолданады. Блокнот кездейсоқ таңдалған және блоктық шифр деп аталатын сандар бағандары бар беттерден тұрады.
Шифрлау әдістері әр түрлі, бірақ қарапайым әдістердің бірі келесі. Алфавиттің әріптері екі таңбалы сандармен нөмірленген A - 01, B - 02 … Z - 32. Содан кейін «Кездесуге дайынбыз» хабары келесідей болады:
қарапайым мәтін - КЕЗДЕСУГЕ ДАЙЫН;
ашық сандық мәтін - 0415191503 11 03181917062406;
блок -шифр - 1123583145 94 37074189752975;
шифр мәтіні - 1538674646 05 30155096714371.
Бұл жағдайда шифр мәтіні қарапайым цифрлық мәтін мен 10 модульдік блок -шифрді сандық қосу арқылы алынады (яғни, егер болса, тасымалдау бірлігі есепке алынбайды). Байланыстың техникалық құралдары арқылы беруге арналған шифрлік мәтін бес таңбалы топтар түрінде болады, бұл жағдайда ол келесідей болуы керек: 15386 74648 05301 5509671437 16389 (соңғы 4 цифр ерікті түрде қосылады және есепке алынбайды). Әрине, шифр жазу кітапшасының қай беті пайдаланылатынын алушыға хабарлау қажет. Бұл қарапайым мәтінмен (сандармен) алдын ала белгіленген жерде жасалады. Шифрлаудан кейін пайдаланылған шифр тақтасының беті жыртылып жойылады. Қабылданған криптограмманың шифрын шешкен кезде сол шифрды шифр мәтінінен 10 модулі шегеру керек. Әрине, мұндай ноутбук өте жақсы және құпия түрде сақталуы керек, өйткені оның болуының өзі, егер ол жауға белгілі болса, агент сәтсіздігін білдіреді.
Электронды есептеу құрылғыларының, әсіресе дербес компьютерлердің келуі криптографияның дамуының жаңа дәуірін белгіледі. Компьютерлік құрылғылардың көптеген артықшылықтарының ішінде мыналарды атап өтуге болады:
а) ақпаратты өңдеудің жоғары жылдамдығы;
б) бұрын дайындалған мәтінді жылдам енгізу және шифрлау мүмкіндігі;
в) күрделі және өте күшті шифрлау алгоритмдерін қолдану мүмкіндігі;
г) қазіргі байланыс құралдарымен жақсы үйлесімділік, д) мәтінді тез басып шығару немесе өшіру мүмкіндігімен жылдам визуализация;
f) бір компьютерде оларға кіруге тыйым салатын әр түрлі шифрлау бағдарламаларының болуы
құпия сөз жүйесін немесе ішкі крипто қорғауды қолданатын рұқсат етілмеген адамдар, g) шифрланған материалдың әмбебаптығы (яғни, белгілі бір жағдайларда компьютерлік шифрлау алгоритмі әріптік -цифрлық ақпаратты ғана емес, телефон арқылы сөйлесулерді, фотоқұжаттар мен бейне материалдарды да шифрлай алады).
Дегенмен, ақпаратты әзірлеу, сақтау, беру және өңдеу кезінде қорғауды ұйымдастыруда жүйелі көзқарасты ұстану керектігін атап өткен жөн. Ақпараттың ағып кетуінің көптеген жолдары бар, тіпті егер оны қорғау үшін басқа шаралар қолданылмаса, жақсы крипто қорғанысы оның қауіпсіздігіне кепілдік бермейді.
Қолданылған әдебиет:
Адаменко М. Классикалық криптологияның негіздері. Шифрлар мен кодтардың құпиялары. М.: ДМК баспасөзі, 2012 ж. 67-69, 143, 233-236.
Саймон С. Шифрлар кітабы. М.: Аванта +, 2009 ж. 18-19, 67, 103, 328-329, 361, 425.
