Кодирование и шифрование

Шифрование цифр и знаков препинания

Теперь, когда мы увидели, как можно кодировать и декодировать заглавные буквы английского алфавита с помощью шифра Цезаря, возникает важный вопрос – а как насчет других символов?

Как насчет цифр, как насчет специальных символов и знаков препинания?

Так, первоначальный алгоритм шифра Цезаря не должен был иметь дело ни с чем, кроме 26 букв алфавита, ни с прописными, ни со строчными.

Поэтому типичный шифр Цезаря не шифрует пунктуацию или цифры, а переводит все буквы в строчные или прописные и шифрует только эти символы.

Итак, мы попытаемся закодировать заглавные и строчные символы так, как мы это делали в предыдущем разделе, игнорируя пока пунктуацию, а затем мы также закодируем цифры в тексте.

Для чисел мы можем выполнить кодирование одним из двух способов:

• Сдвинуть значение цифр на столько же, на сколько сдвинуты буквы алфавита, то есть при сдвиге на 3 – цифра 5 становится 8, 2 – 5, 9 – 2 и так далее.
• Сделать цифры частью алфавита, т.е. за z или Z будут следовать 0,1,2. до 9, и на этот раз наш делитель для выполнения модуля будет 36, а не 26.

Мы реализуем наше решение, используя первую стратегию. Кроме того, на этот раз мы реализуем наше решение в виде функции, принимающей в качестве параметра значение смещения (которое служит ключом в Cesar Encryption).

Мы реализуем 2 функции: cipher_encrypt() и cipher_decrypt().

Транспозиционные или перестановочные шифры

Данные виды шифра простой перестановки более серьезны и активно применялись не так давно. В Гражданскую войну в США и в Первую мировую его использовали для передачи сообщений. Его алгоритм заключается в перестановке букв местами — записать сообщение в обратном порядке или попарно переставить буквы. Например, зашифруем фразу «азбука Морзе — тоже шифр» -> «акубза езроМ — ежот рфиш».

С хорошим алгоритмом, который определял произвольные перестановки для каждого символа или их группы, шифр становился устойчивым к простому взлому. Но! Только в свое время. Так как шифр легко взламывается простым перебором или словарным соответствием, сегодня с его расшифровкой справится любой смартфон. Поэтому с появлением компьютеров этот шифр также перешел в разряд детских.

15.2. Какие бывают шифры

Существует несколько классификаций шифров.

По характеру использования ключа алгоритмы шифрования можно разделить
на симметричные и несимметричные.

В первом случае в шифраторе отправителя и дешифраторе получателя используется
один и тот же ключ.

Во втором случае получатель вначале по открытому каналу передает отправителю
открытый ключ, с помощью которого отправитель шифрует информацию.
При получении информации получатель дешифрует ее с помощью второго секретного ключа.

При оценке эффективности шифра обычно руководствуются правилом Керкхоффа,
согласно которому стойкость шифра определяется только секретностью ключа, т.е. известны все
детали алгоритма шифрования и дешифрования, но неизвестен ключ.

Криптостойкостью называется характеристика шифра, определяющая его устойчивость
к дешифрованию без знания ключа.

Литература

• Бабаш А. В. Криптографические методы защиты информации: учебник для вузов / А. В. Бабаш, Е. К. Баранова. — Москва : КноРус, 2020. — 189 с. : ил., табл. — (Бакалавриат и магистратура).; ISBN 978-5-406-04766-8
• Бабаш А.В., Шанкин Г.П. История криптографии. Часть I. — М.: Гелиос АРВ, 2002. — 240 с. — 3000 экз. — ISBN 5-85438-043-9.
• Баричев С. Г., Гончаров В. В., Серов Р. Е. Основы современной криптографии — 3-е изд. — М.: Диалог-МИФИ, 2011. — 176 с. — ISBN 978-5-9912-0182-7
• Вильям Столлингс. Криптография и защита сетей: принципы и практика. М.: Вильямс, 2001. ISBN 5-8459-0185-5.
• Герасименко В. А. Защита информации в автоматизированных системах обработки данных. Кн. 1, 2. М.: Энергоатомиздат, 1994.
• Жельников В. Кpиптография от папируса до компьютера. — М.: ABF, 1996. — 335 с. — ISBN 5-87484-054-0.
• Конхейм А. Г. Основы криптографии. М.: Радио и связь, 1987.
• Мао В. Современная криптография: Теория и практика / пер. Д. А. Клюшина — М.: Вильямс, 2005. — 768 с. — ISBN 978-5-8459-0847-6
• Мафтик С. Механизмы защиты в сетях ЭВМ. М.: Мир, 1993.
• Мельников В. В. Защита информации в компьютерных системах. М.: Финансы и статистика, 1997.
• Молдовян А. А., Молдовян Н. А., Советов Б. Я. Криптография. СПб.: «Лань», 2000.
• Нечаев В. И. Элементы криптографии (Основы теории защиты информации). М.: Высшая школа, 1999.
• Основы криптозащиты АСУ. Под ред. Б. П. Козлова. М.: МО, 1996.
• Романец Ю. В., Тимофеев П. А., Шаньгин В. Ф. Защита информации в компьютерных системах и сетях. М.: Радио и связь, 1999.
• Рябко Б. Я., Фионов А. Н. Криптографические методы защиты информации. — 2-е изд. — М.: Горячая линия — Телеком, 2013. — 229 c.: ил. — ISBN 978-5-9912-0286-2.
• Рябко Б. Я., Фионов А. Н. Основы современной криптографии для специалистов в информационных технологиях — Научный мир, 2004. — 173 с. — ISBN 978-5-89176-233-6
• Токарева Н. Н. Симметричная криптография. Краткий курс.
• Ухлинов Л. М. Управление безопасностью информации в автоматизированных системах. М.: МИФИ, 1996.
• Нильс Фергюсон, Брюс Шнайер. Практическая криптография = Practical Cryptography: Designing and Implementing Secure Cryptographic Systems. — М. : Диалектика, 2004. — 432 с. — 3000 экз. — ISBN 5-8459-0733-0, ISBN 0-4712-2357-3.
• Шнайер Б. Прикладная криптография. Протоколы, алгоритмы, исходные тексты на языке Си = Applied Cryptography. Protocols, Algorithms and Source Code in C. — М.: Триумф, 2002. — 816 с. — 3000 экз. — ISBN 5-89392-055-4.
• Ященко В. В. Введение в криптографию. СПб.: Питер, 2001. ISBN 5-318-00443-1.

Современная криптография

Для современной криптографии характерно использование открытых алгоритмов шифрования, предполагающих использование вычислительных средств. Известно более десятка проверенных алгоритмов шифрования, которые при использовании ключа достаточной длины и корректной реализации алгоритма криптографически стойки. Распространённые алгоритмы:

• симметричные DES, AES, ГОСТ 28147-89, Camellia, Twofish, Blowfish, IDEA, RC4 и др.;
• асимметричные RSA и Elgamal (Эль-Гамаль);
• хеш-функций MD4, MD5, MD6, SHA-1, SHA-2, ГОСТ Р 34.11-2012 («Стрибог») .

Криптографические методы стали широко использоваться частными лицами в электронных коммерческих операциях, телекоммуникациях и многих других средах.

Во многих странах приняты национальные стандарты шифрования. В 2001 году в США принят стандарт симметричного шифрования AES на основе алгоритма Rijndael с длиной ключа 128, 192 и 256 бит. Алгоритм AES пришёл на смену прежнему алгоритму DES, который теперь рекомендовано использовать только в режиме Triple DES.
В Российской Федерации действует стандарт ГОСТ 34.12-2015 с режимами шифрования блока сообщения длиной 64 («Магма») и 128 («Кузнечик») битов, и длиной ключа 256 бит. Также, для создания цифровой подписи используется алгоритм ГОСТ Р 34.10-2012.

Криптографические примитивы

В основе построения криптостойких систем лежит многократное использование относительно простых преобразований, так называемых криптографических примитивов.
Клод Шеннон известный американский математик и электротехник предложил использовать подстановки (англ. substitution) и перестановки (англ. permutation). Схемы, которые реализуют эти преобразования, называются SP-сетями. Нередко используемыми криптографическими примитивами являются также преобразования типа циклический сдвиг или гаммирование. Ниже приведены основные криптографические примитивы и их использование.

Симметричное шифрование. Заключается в том, что обе стороны-участники обмена данными имеют абсолютно одинаковые ключи для шифрования и расшифровки данных. Данный способ осуществляет преобразование, позволяющее предотвратить просмотр информации третьей стороной. Пример: книжный шифр.

Асимметричное шифрование. Предполагает использовать в паре два разных ключа — открытый и секретный(закрытый). В асимметричном шифровании ключи работают в паре — если данные шифруются открытым ключом, то расшифровать их можно только соответствующим секретным ключом и наоборот — если данные шифруются секретным ключом, то расшифровать их можно только соответствующим открытым ключом. Использовать открытый ключ из одной пары и секретный с другой — невозможно. Каждая пара асимметричных ключей связана математическими зависимостями. Данный способ также нацелен на преобразование информации от просмотра третьей стороной.

Подписи используются для подтвержения личности с древних времён

Цифровые подписи. Цифровые подписи используются для установления подлинности документа, его происхождения и авторства, исключает искажения информации в электронном документе.

Хеширование. Преобразование входного массива данных произвольной длины в выходную битовую строку фиксированной длины. Такие преобразования также называются хеш-функциями или функциями свёртки, а их результаты называют хеш-кодом, контрольной суммой или дайджестом сообщения (англ. message digest). Результаты хеширования статистически уникальны. Последовательность, отличающаяся хотя бы одним байтом, не будет преобразована в то же самое значение.

Криптографические протоколы

Криптографическим протоколом называется абстрактный или конкретный протокол, включающий набор криптографических алгоритмов. В основе протокола лежит набор правил, регламентирующих использование криптографических преобразований и алгоритмов в информационных процессах.
Примеры криптографических протоколов: доказательство с нулевым разглашением, забывчивая передача, протокол конфиденциального вычисления.

Что такое криптография?

Криптография — это греческое слово, которое означает «тайное письмо». Это искусство и наука преобразования сообщения в защищенную форму, которая невосприимчива к кибератакам. По сути, это метод обеспечения конфиденциальности сообщения путем внедрения процесса шифрования и расшифровки.

Другими словами, криптография позволяет вам сохранять конфиденциальные данные и передавать их через интернет (незащищенные сети), поэтому они становятся нечитаемыми для всех, кроме предполагаемой стороны.

Как это работает?

Для шифрования простого слова криптографический алгоритм использует механизм шифрования и процесса расшифровки. Этот процесс может быть комбинацией букв алфавита, цифр или фраз. Чтобы сохранить данные нечитаемыми для злоумышленников, незашифрованный текст шифруется в различные зашифрованные тексты с многочисленными ключами. Ну а безопасность зашифрованных данных полностью зависит от двух факторов: конфиденциальности ключа и возможности криптографического алгоритма.

Что такое обычная криптография?

Обычная криптография работает с симметричным шифрованием и секретным ключом, где один из ключей используется для шифрования, а другой-для расшифровки. DES является отличным примером обычной криптосистемы, которая активно используется федеральным правительством.

Что такое сильная криптография?

Существует два типа криптографии: слабая и сильная. Слабая криптография — это когда вы не даете своим друзьям доступ к вашим сообщениям. При этом, когда вы защищаете свои данные от правительства, то это сильная криптография. Это скрытая и зашифрованная связь, которая полностью защищена от криптографического анализа и расшифровки. Целью сильной криптографии является обеспечение того, чтобы данные считывались только для предполагаемого получателя. Сильная криптография в основном используется правительствами для защиты своей информации и сообщений. Однако во многих странах обычные люди также могут воспользоваться преимуществами сильной криптографии.

Каковы основные функции криптографии?

Существует пять основных и первичных функций криптографии.

• Аутентификация: Аутентификация — это процесс проверки личности пользователя.
• Обмен ключами: Это эффективный способ обмена криптографическими ключами между получателем и отправителем.
• Неотрицание: Это механизм, который используется для установления личности отправителя.
• Цельность: Убедиться, что сообщение не будет изменено до того, как оно дойдет до получателя.
• Конфиденциальность: Обеспечение того, чтобы сообщение не было изменено каким-либо образом, прежде чем оно достигнет получателя.

Для защиты данных от кибер-преследователей используется множество подходов к шифрованию для усиления безопасности. Распространенными методами являются Secure Hash Algorithm, Message Digest -5, Name of the creators, Data Encryption Standard и Advanced Encryption Standard.

Типы шифров

Основной принцип действия любого типа кодировки заключается в шифраторе и дешифраторе. С одного устройства информация в конвертированном виде отправляется, на другое она поступает и преобразуется в нужный текст. Для кодирования и раскодирования информации потребуется обменяться ключом. Он помогает провести раскодировку письма.

По типам информации все доступные способы шифрования разделяются на:

• симметричные;
• ассиметричные.

В зависимости от выбранного способа используется свой порядок разработки кода и его конвертации по выбранной системе сокрытия данных.

Симметричные

К симметричным методам шифрования текста относятся системы шифрования с применением заранее разработанного ключа. Его должны знать только лица, ведущие между собой закрытую переписку.  Для оперативного преобразования полученной информации ключ должен быть уже на руках или указан в самом сообщении.

В результате пользователям сначала требуется получить сам исходный код ключа, а после приступить с его помощью к расшифровке полученного сообщения. Действие по созданию кодированного сообщения для отправителя производятся в обратном порядке. Сначала формируется по алгоритму ключ. Далее оформляется письмо по выбранному способу шифровки.

Ассиметричные

Различие с симметричным методом шифрования заключается в ключах. Метод кодирования производится при помощи открытого кода. Он предоставляется в свободном доступе.

Для раскодирования сообщения потребуется второй ключ. Он закрытый и знают его только участники переписки. Метод часто применяется в мессенджерах и почтовых службах. Раскодировать информацию без закрытого кода не выйдет. Его формируют переговорщики.

«Энигма»

Всем известно, что «Энигма» — это главная шифровальная машина нацистов во время II мировой войны. Строение «Энигмы» включает комбинацию электрических и механических схем. То, каким получится шифр, зависит от начальной конфигурации «Энигмы». В то же время «Энигма» автоматически меняет свою конфигурацию во время работы, шифруя одно сообщение несколькими способами на всем его протяжении.

В противовес самым простым шифрам «Энигма» давала триллионы возможных комбинаций, что делало взлом зашифрованной информации почти невозможным. В свою очередь, у нацистов на каждый день была заготовлена определенная комбинация, которую они использовали в конкретный день для передачи сообщений. Поэтому даже если «Энигма» попадала в руки противника, она никак не способствовала расшифровке сообщений без введения нужной конфигурации каждый день.

Взломать «Энигму» активно пытались в течение всей военной кампании Гитлера. В Англии в 1936 г. для этого построили один из первых вычислительных аппаратов (машина Тьюринга), ставший прообразом компьютеров в будущем. Его задачей было моделирование работы нескольких десятков «Энигм» одновременно и прогон через них перехваченных сообщений нацистов. Но даже машине Тьюринга лишь иногда удавалось взламывать сообщение.

История

До наших дней доходят интересные исторические сведения о некоторых стенографических способах защиты информации. В древней Греции практиковали следующий способ: тайное послание выцарапывали на бритой голове раба, а когда волосы отрастали, раба посылали к получателю. Адресат прочитывал послание, вновь побрив раба наголо.

Симпатические чернила – еще один очень распространенный способ передачи информации, которая не предусмотрена для посторонних глаз. Такими чернилами писали между строк обычного письма. Адресат получал сведения, воспользовавшись проявителем.

Исторические способы шифрования

Существуют достоверные исторические сведения о том, что практические методы шифрования широко использовались в Индии, Египте и Месопотамии. В Древнем Египте система скрытых посланий была создана кастой жрецов.

Воины Спарты использовали в качестве «шифровальной машины» цилиндрический жезл определенного диаметра, на который наматывалась полоска папируса. Сообщение писали открытым текстом и отправляли адресату, но прочитать сообщение можно было только намотав папирус на цилиндр того же диаметра.

У историков есть предположение о том, кто первым изобрел дешифровальное устройство. Его авторство приписывают Аристотелю: он сконструировал конусообразное копье, на которое наматывался папирус с перехваченным сообщением. Лента помещалась на конус и передвигалась до тех пор, пока на нужном диаметре не появлялся исходный текст.

Шифрование использовалось и в арабских странах. Считается, что само слово «шифр» произошло от арабской «цифры». Сведения о древнем криптоанализе можно найти в энциклопедии «Шауба аль-Аша».

История криптографии продолжилась и в средневековой Европе, где шифрованием занимались священники, военные, ученые и дипломаты. Трудами по криптографии в XIV-XVI веках увлекались секретари канцелярии католических понтификов Чикко Симоннети, Габлиэль де Лавинда и архитектор Леон Баттиста Альберти. Они внесли значительную лепту не только в теоретическое собрание методов и способов шифрования, но и в усовершенствование этих методов.

Криптографией занимались такие видные деятели и ученые своего времени как Платон, Пифагор, Галилей, Паскаль, да Винчи, Эйлер, Ньютон, Бэкон и многие другие.

В XIX веке, с началом научно-технического прогресса и изобретением телеграфа появились первые коммерческие и государственные шифры. Росла скорость шифрования. В конце века криптография окончательно оформилась в самостоятельную науку.

Вторая Мировая война и послевоенный период

Появление радиосвязи позволило передавать информацию с высокой скоростью и вывело шифрование на новый электромеханический, а после электронный уровень. Появились узкие специалисты по дешифровке и перехвату данных. В XX веке возникает специализация в криптографической деятельности. Появляются специалисты по шифрованию, по перехвату зашифрованных сообщений, по дешифрованию данных противника.

В 20е годы были сконструированы роторные шифровальные машины, которые выполняли все операции по преобразованию информации, что затем передавалась по радиоканалам. Они использовались всеми государствами-участниками Второй Мировой войны.

Алгоритмы для роторных машин разрабатывали лучшие математики и инженеры. К. Шеннон –один из видных деятелей того времени в своем труде сформулировал условия нераскрываемости шифров.

Электронные вычислители пришли на смену электромеханическим машинам в послевоенные годы прошлого столетия. Теперь информацию рассекречивали большими фрагментами.  Криптографические программные средства начали использовать в коммерческих и гражданских целях для пересылки данных.

4.1. Принципы криптографии

Цель криптографической системы заключается в том, чтобы зашифровать осмысленный исходный текст (также называемый открытым текстом), получив в результате совершенно бессмысленный на взгляд шифрованный текст (шифртекст, криптограмма). Получатель, которому он предназначен, должен быть способен расшифровать (говорят также «дешифровать») этот шифртекст, восстановив, таким образом, соответствующий ему открытый текст. При этом противник (называемый также криптоаналитиком) должен быть неспособен раскрыть исходный текст

Существует важное отличие между расшифрованием (дешифрованием) и раскрытием шифртекста

Раскрытием криптосистемы называется результат работы криптоаналитика, приводящий к возможности эффективного раскрытия любого, зашифрованного с помощью данной криптосистемы, открытого текста. Степень неспособности криптосистемы к раскрытию называется ее стойкостью.

Вопрос надёжности систем ЗИ — очень сложный. Дело в том, что не существует надёжных тестов, позволяющих убедиться в том, что информация защищена достаточно надёжно. Во-первых, криптография обладает той особенностью, что на «вскрытие» шифра зачастую нужно затратить на несколько порядков больше средств, чем на его создание. Следовательно тестовые испытания системы криптозащиты не всегда возможны. Во-вторых, многократные неудачные попытки преодоления защиты вовсе не означают, что следующая попытка не окажется успешной. Не исключён случай, когда профессионалы долго, но безуспешно бились над шифром, а некий новичок применил нестандартный подход — и шифр дался ему легко.

В результате такой плохой доказуемости надёжности средств ЗИ на рынке очень много продуктов, о надёжности которых невозможно достоверно судить. Естественно, их разработчики расхваливают на все лады своё произведение, но доказать его качество не могут, а часто это и невозможно в принципе. Как правило, недоказуемость надёжности сопровождается ещё и тем, что алгоритм шифрования держится в секрете.

На первый взгляд, секретность алгоритма служит дополнительному обеспечению надёжности шифра. Это аргумент, рассчитанный на дилетантов. На самом деле, если алгоритм известен разработчикам, он уже не может считаться секретным, если только пользователь и разработчик — не одно лицо. К тому же, если вследствие некомпетентности или ошибок разработчика алгоритм оказался нестойким, его секретность не позволит проверить его независимым экспертам. Нестойкость алгоритма обнаружится только когда он будет уже взломан, а то и вообще не обнаружится, ибо противник не спешит хвастаться своими успехами.

Поэтому криптограф должен руководствоваться правилом, впервые сформулированным голландцем Керкхоффом: стойкость шифра должна определяться только секретностью ключа. Иными словами, правило Керкхоффа состоит в том, что весь механизм шифрования, кроме значения секретного ключа априори считается известным противнику.

Другое дело, что возможен метод ЗИ (строго говоря, не относящийся к криптографии), когда скрывается не алгоритм шифровки, а сам факт того, что сообщение содержит зашифрованную (скрытую в нём) информацию. Такой приём правильнее назвать маскировкой информации. Он будет рассморен отдельно.

Стойкость шрифта

Криптографическая стойкость алгоритма шифрования — это способность противостоять взлому. Данный параметр является самым важным для любого шифрования. Очевидно, что шифр простой замены, расшифровку которого осилит любое электронное устройство, является одним из самых нестойких.

На сегодняшний день не существует единых стандартов, по которым можно было бы оценить стойкость шифра. Это трудоемкий и долгий процесс. Однако есть ряд комиссий, которые изготовили стандарты в этой области. Например, минимальные требования к алгоритму шифрования Advanced Encryption Standart или AES, разработанные в NIST США.

Для справки: самым стойким шифром к взлому признан шифр Вернама. При этом его плюсом является то, что по своему алгоритму он является простейшим шифром.

4.2. Исторический экскурс

История криптографии насчитывает несколько тысяч лет. Потребность скрывать написанное появилась у человека почти сразу, как только он научился писать. По некоторым теориям, сам язык возник не тогда, когда появилась потребность общаться (передавать информацию можно и так), а именно тогда, когда древние люди захотели соврать, то есть, скрыть свои мысли.

Широко известным историческим примером криптосистемы является так называемый шифр Цезаря,
который представляет из себя простую замену каждой буквы открытого текста третьей следующей за
ней буквой алфавита (с циклическим переносом, когда это необходимо). Например, «A» заменялась на
«D», «B» на «E», «Z» на «C».

Несмотря на значительные успехи математики за века, прошедшие со времён Цезаря, тайнопись
вплоть до середины 20 века не сделала существенных шагов вперёд. В ней бытовал дилетантский,
умозрительный, ненаучный подход.

Например, в 20 веке широко применялись профессионалами «книжные» шифры, в которых
в качестве ключа использовалось какое-либо массовое печатное издание. Надо ли говорить, как
легко раскрывались подобные шифры! Конечно, с теоретической точки зрения, «книжный» шифр
выглядит достаточно надёжным, поскольку множество его ключей — множество всех страниц всех
доступных двум сторонам книг, перебрать которое вручную невозможно. Однако, малейшая
априорная информация резко суживает этот выбор.

Кстати, об априорной информации

Во время Великой Отечественной войны, как известно, у нас
уделяли значительное внимание организации партизанского движения. Почти каждый отряд в тылу
врага имел радиостанцию, а также то или иное сообщение с «большой землёй»

Имевшиеся у партизан
шифры были крайне нестойкими — немецкие дешифровщики «раскалывали» их достаточно быстро. А это,
как известно, выливается в боевые поражения и потери. Партизаны оказались хитры и изобретательны
и в этой области тоже. Приём был предельно прост. В исходном тексте сообщения делалось
большое количество грамматических ошибок, например, писали: «прошсли тры эшшелона з тнками».
При верной расшифровке для русского человека всё было понятно. Но криптоаналитики
противника перед подобным приёмом оказались бессильны: перебирая возможные варианты, они
встречали невозможное для русского языка сочетание «тнк» и отбрасывали данный вариант как
заведомо неверный. Этот, казалось бы, доморощенный приём, на самом деле, очень эффективен и
часто применяется даже сейчас. В исходный текст сообщения подставляются случайные
последовательности символов, чтобы сбить с толку криптоаналитические программы, работающие
методом перебора или изменить статистические закономерности шифрограммы, которые также
могут дать полезную информацию противнику. (Подробнее — см. в параграфе о криптоанализе.) Но в
целом всё же можно сказать, что довоенная криптография была крайне слаба и на звание
серьёзной науки не тянула.

Однако жёстокая военная необходимость вскоре заставила учёных вплотную заняться
проблемами криптографии и криптоанализа. Одним из первых существенных достижений
в этой области была немецкая пишмашинка «Энигма», которая фактически являлась
механическим шифратором и дешифратором с достаточно высокой стойкостью.

Тогда же, в период второй мировой войны появились и первые профессиональные службы
дешифровки. Самая извесная из них — «Блечли-парк», подразделение английской службы разведки «МИ-5»

Вывод

Это время было богато как на шифры, так и на шифромашины. Впервые появляются не только механические, но и электромеханические шифровальные устройства. С развитием математики, появлением теории чисел и теории вероятности появляются шифры имеющие под собой математическое обоснование. Огромный толчек к развитию криптографии дали частые войны и особенно Первая и Вторая Мировые войны. Фундамент современной криптографии заложен, но это уже другая история…

Переход к математической криптографии

После Первой мировой войны правительства стран засекретили все работы в области криптографии. К началу 1930-х годов окончательно сформировались разделы математики, являющиеся основой для будущей науки — общая алгебра, теория чисел, теория вероятностей и математическая статистика. К концу 1940-х годов построены первые программируемые счётные машины, заложены основы теории алгоритмов, кибернетики. Наибольший прогресс в криптографии достигается в военных ведомствах.

Ключевой вехой в развитии криптографии является фундаментальный труд Клода Шеннона «Теория связи в секретных системах». В этой работе, по мнению многих современных криптографов, был впервые показан подход к криптографии в целом как к математической науке. Были сформулированы её теоретические основы и введены основные понятия.

В 1960-х годах начали появляться различные блочные шифры, которые обладали большей криптостойкостью по сравнению с результатом работы роторных машин. Однако они предполагали обязательное использование цифровых электронных устройств — ручные или полумеханические способы шифрования уже не использовались.

Классическая криптография использовала симметричные алгоритмы шифрования. Шифрование и дешифрование отличаются в таких алгоритмах только порядком выполнения операций. Алгоритмы всегда используют один и тот же секретный элемент — закрытый ключ. Каждый из участников обмена, зная ключ, может как зашифровать, так и расшифровать сообщение.

Существовала несколько проблем связанных с таким подходом:
Первая состоит в том, что классическая схема шифрования прекрасно работает только, пока между участниками информационного обмена есть взаимное доверие. Если же его нет, то могут возникать различные коллизии, так как из-за полной симметрии схемы в случае конфликта между сторонами для независимого наблюдателя нет возможности сделать однозначный вывод, кто из двух участников прав. А если участников не два, а больше, то проблема доверия возрастает в разы.

Второй проблемой являлась проблема передачи шифрующего ключа. Так как современная криптография полагает, что шифрующий ключ нужно постоянно менять, то для этого следует иметь надежный канал связи для передачи ключа. Если передачу ключа нужно осуществить в пределах одного города, то проблем не возникало, а если ключ надо передать в другую страну, то это представляло собой уже сложную задачу, тем более что передачу ключа нужно проводить довольно часто.

Решением этих проблем стал настоящий прорыв в криптографии — появление асимметричных криптосистем, которые не требовали передачи секретного ключа между сторонами. Началом принято считать работу, опубликованную Уитфилдом Диффи и Мартином Хеллманом в 1976 году под названием «Новые направления в современной криптографии».

Глоссарий

• Шифр
• Шифрование
• Расшифрование
• Шифратор
• Открытый текст
• Шифртекст
• Биграмма
• Ключ
• Шифр подстановки
• Многоалфавитный шифр
• Блочный шифр
• Полиграмный шифр
• Омофоническая замена
• Криптостойкость