Qadim zamonlardan buyon shifrlar sir saqlash uchun ishlatilgan. Tarix bizga etkazgan eng qadimiy shifr tizimlaridan biri adashib yuribdi. U qadimgi yunonlar tomonidan miloddan avvalgi V asrda ishlatilgan. O'sha kunlarda Fors tomonidan qo'llab -quvvatlangan Sparta Afinaga qarshi urush olib bordi. Spartalik general Lisander forslarni ikkiyoqli o'yinda gumon qila boshladi. U zudlik bilan ularning niyatlari haqida to'g'ri ma'lumotga muhtoj edi. Eng muhim lahzada, fors lageridan rasman xat bilan xabarchi qul keldi. Maktubni o'qib bo'lgach, Lisander messenjerdan kamar talab qildi. Ma'lum bo'lishicha, bu kamarda sodiq do'st (hozir biz "maxfiy agent" deymiz) Lisandra shifrlangan xabar yozgan. Xabarchining belbog'ida har xil so'zlar qo'shilmagan tartibsiz yozilgan. Qolaversa, maktublar belda emas, balki bo'ylab yozilgan. Lizander ma'lum diametrli yog'och tsilindrni oldi (aylanib yurdi), xabarchi kamarini belbog'ining chetlari yopilib ketadigan qilib o'rab oldi va u kutgan xabar kamarga jeneratrix bo'ylab tizilgan edi. silindr. Ma'lum bo'lishicha, forslar spartaliklarning orqa qismiga kutilmagan pichoq bilan zarba berishni rejalashtirgan va Lizander tarafdorlarini o'ldirgan. Bu xabarni olgan Lizander kutilmaganda va yashirincha fors qo'shinlari joylashgan joyga qo'ndi va to'satdan ularni mag'lub etdi. Bu tarixda shifrlangan xabar juda muhim rol o'ynagan birinchi ma'lum holatlardan biridir.
Bu shifr matni ma'lum bir qonunga binoan qayta tartibga solingan, lekin begonalarga ma'lum bo'lmagan oddiy matnli harflardan tashkil topgan shifrlash shifrlari edi. Bu erda shifrlash tizimi - bu harflarni almashtirish, harakatlar - bu kamarni aylanib yurish. Shifr kaliti - bu sayohatchining diametri. Xabarni jo'natuvchi va oluvchining diametri bir xil bo'lgan arqonlari bo'lishi aniq. Bu shifrlash kaliti jo'natuvchiga ham, qabul qiluvchiga ham ma'lum bo'lishi kerak degan qoidaga to'g'ri keladi. Sargardonlik - bu shifrning eng oddiy turi. Har xil diametrdagi bir nechta yurishlarni olish kifoya va ularning biriga kamarni o'rab qo'ygandan so'ng, oddiy matn paydo bo'ladi. Bu shifrlash tizimi qadim zamonlarda shifrlangan. Kamar ozgina konus bilan konusning yurishida o'ralgan edi. Konusli skitalaning kesma diametri shifrlash uchun ishlatiladigan diametrga yaqin bo'lsa, xabar qisman o'qiladi, shundan so'ng kamar kerakli diametrdagi skitalaga o'raladi.
Yuliy Tsezar boshqa turdagi shifrlarni (almashtiruvchi shifrlar) keng ishlatgan, u hatto bu shifrlardan birining ixtirochisi hisoblanadi. Qaysar shifrining g'oyasi shundan iborat ediki, qog'ozda (papirus yoki pergament) xabar yoziladigan tilning ikkita alifbosi ketma -ket yoziladi. Biroq, ikkinchi alifbo birinchi harf ostida ma'lum bilan yoziladi (faqat yuboruvchi va qabul qiluvchiga ma'lum, siljish). Qaysar shifri uchun bu siljish uchta pozitsiyaga teng. Birinchi (yuqori) alifbodan olingan tegishli matnli harf o'rniga, bu harf ostidagi pastki alifbo belgisi xabarga yoziladi (shifrli matn). Tabiiyki, endi bunday shifrlash tizimini hatto oddiy odam ham osonlikcha buzishi mumkin, lekin o'sha paytda Qaysar shifri buzilmas hisoblangan.
Biroz murakkabroq shifrni qadimgi yunonlar ixtiro qilgan. Ular alifboni 5 x 5 jadval shaklida, satrlar va ustunlar bilan belgilanadigan ramzlar bilan yozishgan (ya'ni, ularni raqamlashgan) va oddiy matn o'rniga ikkita belgi yozishgan. Agar bu belgilar xabarda bitta blok sifatida berilgan bo'lsa, unda bitta aniq jadval uchun qisqa xabarlar bilan, bunday shifr hatto zamonaviy tushunchalarga ko'ra juda barqarordir. Taxminan ikki ming yillik bu g'oya Birinchi jahon urushi paytida murakkab shifrlarda ishlatilgan.
Rim imperiyasining qulashi kriptografiyaning pasayishiga olib keldi. Tarix dastlabki va o'rta asrlarda kriptografiyaning rivojlanishi va qo'llanilishi haqida hech qanday muhim ma'lumotni saqlamagan. Va faqat ming yil o'tgach, Evropada kriptografiya qayta tiklanmoqda. XVI asr Italiyada - fitna, fitna va tartibsizliklar asri. Borgiya va Medici klanlari siyosiy va moliyaviy hokimiyat uchun kurashadilar. Bunday muhitda shifr va kodlar hayotiy ahamiyatga ega bo'ladi.
1518 yilda Germaniyada yashovchi Benediktin rohib Abbot Tritemius lotin tilida "Poligrafiya" nomli kitobini nashr etdi. Bu kriptografiya san'ati bo'yicha birinchi kitob edi va tez orada frantsuz va nemis tillariga tarjima qilindi.
1556 yilda milanlik shifokor va matematik Girolamo Kardano o'zi ixtiro qilgan shifrlash tizimini tavsiflovchi asarni nashr etdi va u tarixga "Cardano panjarasi" nomi bilan kirdi. Bu teshiklari tasodifiy tartibda kesilgan qattiq karton. Kardano panjarasi almashtirish shifrining birinchi ilovasi edi.
Hatto o'tgan asrning ikkinchi yarmida ham matematikaning etarlicha yuqori darajadagi rivojlanishi bilan mutlaqo kuchli shifr hisoblangan. Shunday qilib, Jyul Vernning "Matias Sandor" romanida kaptar bilan yuborilgan, lekin tasodifan siyosiy dushman qo'liga tushgan shifrli xat atrofida dramatik voqealar rivojlanadi. Bu maktubni o'qish uchun u uyida shifrlangan tarmoqni topish uchun xizmatkor sifatida xat muallifining oldiga bordi. Romanda, hech kim kalitni ishlatmasdan, faqat qo'llaniladigan shifr tizimi haqidagi ma'lumotlarga asoslangan holda, parolni ochishga urinish fikri yo'q. Aytgancha, ushlangan xat 6 x 6 harfli jadvalga o'xshardi, bu shifrlovchining qo'pol xatosi edi. Agar o'sha harf bo'sh joysiz satrda yozilgan bo'lsa va qo'shimchaning yordami bilan harflarning umumiy soni 36 bo'lmasa, shifrlovchi hali ham ishlatilgan shifrlash tizimi haqidagi farazlarni sinab ko'rishi kerak edi.
Siz 6 x 6 Cardano panjarasi tomonidan taqdim etilgan shifrlash variantlari sonini sanashingiz mumkin, bunday panjara bir necha o'n million yillar davomida shifrlanadi! Kardanoning ixtirosi nihoyatda mustahkam ekanligini isbotladi. Uning asosida Ikkinchi Jahon urushi paytida Buyuk Britaniyaning eng mustahkam dengiz shifrlaridan biri yaratildi.
Biroq, hozircha, ma'lum sharoitlarda, bunday tizimni etarlicha tez shifrlashga imkon beradigan usullar ishlab chiqilgan.
Ushbu panjaraning kamchiliklari - bu panjara o'zini begonalardan ishonchli yashirish zarurati. Garchi ba'zi hollarda uyalarning joylashishini va ularning raqamlanish tartibini eslab qolish mumkin bo'lsa -da, tajriba shuni ko'rsatadiki, inson xotirasiga, ayniqsa, tizim kamdan -kam hollarda, tayanib bo'lmaydi. "Matias Sandor" romanida panjara dushman qo'liga o'tishi maktub muallifi va u a'zo bo'lgan butun inqilobiy tashkilot uchun eng fojiali oqibatlarga olib keldi. Shuning uchun, ba'zi hollarda, xotiradan tiklanishi oson bo'lmagan, lekin kuchliroq, lekin sodda shifrlash tizimlari afzal bo'lishi mumkin.
Ikki kishi "zamonaviy kriptografiya otasi" unvoniga teng muvaffaqiyat bilan da'vo qilishlari mumkin edi. Ular italiyalik Jovanni Battista Porta va frantsuz Blez de Vigenere.
1565 yilda Neapoldan kelgan matematik Jovanni Porta almashtirishga asoslangan shifr tizimini nashr etdi, bu har qanday ochiq matnli belgini o'n bir xil usulda shifrli harf bilan almashtirishga imkon berdi. Buning uchun 11 ta shifrli alifbo olinadi, ularning har biri bir juft harflar bilan aniqlanadi, ular aniq matnni shifr alifbosiga almashtirish uchun qaysi alifbodan foydalanish kerakligini aniqlaydi. Portlar alifbosidan foydalanganda, 11 ta alifbodan tashqari, har bir shifrlash bosqichida tegishli shifr alifbosini belgilaydigan kalit so'z bo'lishi kerak.
Jovanni Portaning stoli
Odatda xabardagi shifrli matn bitta bo'lakda yoziladi. Texnik aloqa liniyalarida, odatda, har bir satrda o'nta guruh, bir-biridan bo'sh joy ajratilgan besh xonali guruhlar shaklida uzatiladi.
Portlar tizimi juda yuqori chidamlilikka ega, ayniqsa alifbolarni tasodifiy tanlashda va yozishda, hatto zamonaviy mezonlarga ko'ra. Ammo uning kamchiliklari ham bor: har ikkala muxbirda ham ko'zlari yashirin bo'lishi kerak bo'lgan juda og'ir jadvallar bo'lishi kerak. Bundan tashqari, siz qandaydir tarzda kalit so'zga rozi bo'lishingiz kerak, bu ham sir bo'lishi kerak.
Bu muammolarni diplomat Vigenere hal qildi. Rimda u Tritemiy va Kardano asarlari bilan tanishdi va 1585 yilda "Shifrlar haqidagi risola" asarini nashr etdi. Portlar usuli kabi, Vigenere usuli ham jadvalga asoslangan. Vigenere usulining asosiy afzalligi uning soddaligi. Portlar tizimi singari, Vigenère tizimi ham shifrlash uchun kalit so'zni (yoki iborani) talab qiladi, ularning harflari 26 ta shifrli alifbolardan qaysi biri aniq matnning har bir harfini shifrlashini aniqlaydi. Kalit matnli harf ustunni belgilaydi, ya'ni. maxsus shifrli alifbo. Shifr matnining harfi oddiy matnning harfiga mos keladigan jadval ichida joylashgan. Vigenere tizimi atigi 26 ta shifrni ishlatadi va Ports tizimidan kuch jihatidan past. Ammo Vigenere jadvalini shifrlashdan oldin xotiradan tiklash va keyin yo'q qilish oson. Tizimning barqarorligini kalit so'z bilan emas, balki uzoq kalit so'z bilan kelishish orqali oshirish mumkin, shunda shifrli alifbolardan foydalanish muddatini aniqlash ancha qiyin bo'ladi.
Vigenere shifrlari
Yigirmanchi asrgacha bo'lgan barcha shifrlash tizimlari qo'lda bo'lgan. Shifr almashinuvining past intensivligi bilan bu kamchilik emas edi. Telegraf va radio paydo bo'lishi bilan hamma narsa o'zgardi. Aloqa texnik vositalari yordamida shifrli xabarlar almashish intensivligining oshishi bilan ruxsatsiz shaxslarning uzatiladigan xabarlarga kirishi ancha osonlashdi. Shifrlarning murakkabligi, ma'lumotlarning shifrlanishi (shifrini ochish) talablari keskin oshdi. Bu ishni mexanizatsiyalash zarur bo'ldi.
Birinchi jahon urushidan keyin shifrlash biznesi tez rivojlana boshladi. Yangi shifrlash tizimlari ishlab chiqilmoqda, shifrlash jarayonini tezlashtiradigan mashinalar ixtiro qilinmoqda. Eng mashhuri "Xagelin" mexanik shifrlash mashinasi edi. Ushbu mashinalarni ishlab chiqaruvchi kompaniya shved Boris Xagelin tomonidan tashkil etilgan va hozir ham mavjud. Xagelin ixcham, ishlatish uchun qulay va shifrning yuqori kuchliligini ta'minlagan. Ushbu shifrlash mashinasi almashtirish tamoyilini amalga oshirdi va ishlatilgan shifrli alifbolar soni Portlar tizimidan oshib ketdi va bitta shifr alifbosidan boshqasiga o'tish psevdo-tasodifiy tarzda amalga oshirildi.
Avtomobil Xagellin C-48
Texnologik jihatdan, mashinaning ishlashida qo'shish mashinalari va mexanik avtomatik mashinalarning ishlash tamoyillari qo'llanilgan. Keyinchalik, bu mashina matematik va mexanik jihatdan yaxshilandi. Bu tizimning chidamliligi va qulayligini sezilarli darajada oshirdi. Tizim shu qadar muvaffaqiyatli bo'ldiki, kompyuter texnologiyasiga o'tish paytida Xeygelinning printsiplari elektron tarzda modellashtirildi.
O'zgartirish shifrini amalga oshirishning yana bir varianti - boshidanoq elektromexanik bo'lgan diskli mashinalar. Mashinadagi asosiy shifrlash qurilmasi bitta o'qga o'rnatilgan, lekin qattiq emas va disklar o'qi atrofida bir -biridan mustaqil ravishda aylana oladigan (3 dan 6 donagacha) disklar to'plami edi. Diskda bakelitdan yasalgan ikkita tayanch bor edi, ularga kontakt terminallari alifbo harflari soniga qarab bosilgan edi. Bunday holda, bitta tayanchning kontaktlari o'zboshimchalik bilan, ikkinchisining bazasi kontaktlari bilan ichkaridan elektr bilan bog'langan. Har bir diskning chiqish kontaktlari, oxirgi diskdan tashqari, qattiq disklar orqali keyingi diskning kirish kontaktlariga ulanadi. Bundan tashqari, har bir diskda har bir shifrlash tsiklidagi har bir diskning qadam harakatining xarakterini aniqlaydigan, chiqadigan va tushadigan gardish mavjud. Har bir soat tsiklida shifrlash oddiy matnli harfga mos keladigan kommutatsiya tizimining kirish aloqasi orqali pulsatsiyalanuvchi kuchlanish orqali amalga oshiriladi. Kommutatsiya tizimining chiqishida kontaktda kuchlanish paydo bo'ladi, bu shifrli matnning joriy harfiga to'g'ri keladi. Shifrlashning bir tsikli tugagandan so'ng, disklar bir -biridan mustaqil ravishda bir yoki bir necha bosqichga buriladi (bu holda, har bir bosqichda ba'zi disklar to'liq ishlamay qolishi mumkin). Harakat qonuni disk gardishlarining konfiguratsiyasi bilan belgilanadi va psevdo-tasodifiy deb hisoblash mumkin. Bu mashinalar keng tarqalgan edi va ularning orqasidagi g'oyalar elektron hisoblash davri paydo bo'lgan paytda ham elektron tarzda modellashtirildi. Bunday mashinalarda ishlab chiqarilgan shifrlarning kuchi ham juda yuqori edi.
Ikkinchi jahon urushi paytida Enigma disk mashinasi Gitlerning Rommel bilan yozishmalarini shifrlash uchun ishlatilgan. Mashinalardan biri qisqa vaqt davomida Britaniya razvedkasi qo'liga o'tdi. Uning aniq nusxasini olib, inglizlar maxfiy yozishmalarni shifrini ochishga muvaffaq bo'lishdi.
Quyidagi savol o'rinli: mutlaqo kuchli shifrni yaratish mumkinmi, ya'ni. hatto nazariy jihatdan ham oshkor etilmaydigan narsa. Kibernetikaning otasi Norbert Vinerning ta'kidlashicha: "Har qanday etarli uzunlikdagi shifrli matn har doim shifrdan chiqarilishi mumkin, agar raqib bunga etarli vaqtga ega bo'lsa … Har qanday shifrni, agar shoshilinch zarurat bo'lsa, shifrini ochish mumkin. olinishi kerak bo'lgan ma'lumot, vaqt va kuch sarflashga arziydi ". Agar biz har qanday aniq va aniq aniqlangan algoritmga muvofiq yaratilgan shifr haqida gapiradigan bo'lsak, qanchalik murakkab bo'lmasin, bu haqiqatan ham shunday.
Biroq, amerikalik matematik va axborotni qayta ishlash bo'yicha mutaxassis Klod Shennon mutlaqo kuchli shifr yaratish mumkinligini ko'rsatdi. Shu bilan birga, mutlaqo kuchli shifr va amaliy quvvat deb ataladigan (maxsus ishlab chiqilgan murakkab algoritmlar yordamida amalga oshirilgan) o'rtasida amaliy farq yo'q. Mutlaqo kuchli shifrni quyidagicha yaratish va ishlatish kerak:
- shifr hech qanday algoritmsiz emas, balki mutlaqo tasodifiy tarzda ishlab chiqariladi (tanga tashlash, kartani tasodifiy aralashtirilgan pastki qismdan ochish, shovqin diodidagi tasodifiy sonlar generatori yordamida tasodifiy sonlar ketma-ketligini yaratish va hk.).);
- shifrli matn uzunligi hosil qilingan shifr uzunligidan oshmasligi kerak, ya'ni. bitta matnli belgini shifrlash uchun bitta shifrli belgidan foydalanish kerak.
Tabiiyki, bu holda shifrlarni to'g'ri ishlash uchun barcha shartlar bajarilishi kerak va, avvalo, matnni bir marta ishlatilgan shifr bilan qayta shifrlab bo'lmaydi.
Mutlaqo kuchli shifrlar yozishmalar dushmani tomonidan shifrni ochishning mutlaq imkonsizligi kafolatlanishi kerak bo'lgan hollarda qo'llaniladi. Xususan, bunday shifrlarni dushman hududida faoliyat yurituvchi va shifrli yozuvlardan foydalangan noqonuniy agentlar ishlatishadi. Daftar tasodifiy tanlangan va blokli shifr deb nomlangan raqamlar ustunli sahifalardan iborat.
Shifrlash usullari boshqacha, lekin eng sodda usullardan biri bu. Alifbo harflari ikki xonali raqamlar bilan raqamlangan A - 01, B - 02 … Z - 32. Keyin "Uchrashuvga tayyormiz" xabari shunday ko'rinadi:
oddiy matn - TANISHGA TAYYOR;
ochiq raqamli matn - 0415191503 11 03181917062406;
blokli shifr - 1123583145 94 37074189752975;
shifrli matn - 1538674646 05 30155096714371.
Bu holda, shifrli matn oddiy raqamli matnni va modul 10 blokli raqamni qo'shish yo'li bilan olinadi (ya'ni, agar mavjud bo'lsa, uzatish birligi hisobga olinmaydi). Aloqa texnik vositalari orqali uzatishga mo'ljallangan shifrli matn besh xonali guruhlar shakliga ega, bu holda u quyidagicha ko'rinishi kerak: 15386 74648 05301 5509671437 16389 (oxirgi 4 ta raqam o'zboshimchalik bilan qo'shilgan va hisobga olinmagan). Tabiiyki, qabul qiluvchiga shifr daftarchasining qaysi sahifasi ishlatilganligi to'g'risida xabar berish kerak. Bu oddiy matnda (raqamlarda) oldindan belgilangan joyda amalga oshiriladi. Shifrlashdan so'ng, ishlatilgan shifr paneli sahifasi yirtiladi va yo'q qilinadi. Qabul qilingan kriptogrammaning shifrini ochishda, xuddi shu shifrni shifrli matndan 10 -modul chiqarib tashlash kerak. Tabiiyki, bunday daftar juda yaxshi va yashirin saqlanishi kerak, chunki uning mavjudligi, agar dushmanga ma'lum bo'lsa, bu agentning muvaffaqiyatsizligini bildiradi.
Elektron hisoblash qurilmalari, xususan, shaxsiy kompyuterlarning kelishi kriptografiyaning rivojlanishida yangi davrni boshlab berdi. Kompyuter tipidagi qurilmalarning ko'pgina afzalliklari orasida quyidagilarni ta'kidlash mumkin.
a) axborotni qayta ishlashning juda yuqori tezligi;
b) oldindan tayyorlangan matnni tezda kiritish va shifrlash qobiliyati;
c) murakkab va juda kuchli shifrlash algoritmlaridan foydalanish imkoniyati;
d) zamonaviy aloqa vositalari bilan yaxshi muvofiqligi;
e) matnni tez chop etish yoki o'chirish qobiliyati bilan tezkor vizualizatsiya;
f) bitta kompyuterda ularga kirishni blokirovka qiladigan turli xil shifrlash dasturlarining mavjudligi
parol tizimidan yoki ichki kripto himoyasidan foydalanadigan ruxsatsiz shaxslar, g) shifrlangan materialning universalligi (ya'ni, ma'lum sharoitlarda, kompyuterni shifrlash algoritmi nafaqat alfavit -raqamli ma'lumotlarni, balki telefon suhbatlarini, fotografik hujjatlarni va video materiallarni ham shifrlashi mumkin).
Ammo shuni ta'kidlash kerakki, axborotni ishlab chiqish, saqlash, uzatish va qayta ishlash jarayonida uni himoya qilishni tashkil etishda tizimli yondashuvga amal qilish kerak. Ma'lumotlar oqishining ko'plab mumkin bo'lgan usullari mavjud va hatto uni himoya qilish uchun boshqa choralar ko'rilmasa, yaxshi kripto himoyasi ham uning xavfsizligiga kafolat bermaydi.
Manbalar:
Adamenko M. Klassik kriptologiyaning asoslari. Shifrlar va kodlarning sirlari. M.: DMK matbuoti, 2012. S. 67-69, 143, 233-236.
Simon S. Shifrlar kitobi. M.: Avanta +, 2009 S. 18-19, 67, 103, 328-329, 361, 425.
