Što je kriptografija? Osnovni pojmovi

Čovjek je društveno biće. Budući da je u društvu, osjeća potrebu da komunicira s vlastitom vrstom. Dobivene informacije pomažu mu da upravlja svijetom i preživi. Međutim, također se događa da osoba ne može reći iste informacije različitim ljudima. Na primjer, možete reći svojim prijateljima o nečemu, ali bolje je sakriti od svojih roditelja. Ovaj problem ne odnosi se samo na moderne tinejdžere. Tijekom svoje povijesti, čovječanstvo je došlo do različitih načina šifriranja podataka. Kriptografija je jedna od njih. Ova metoda je stara više od 4 tisuće godina. Što je kriptografija i koje su njezine značajke? Danas ćemo razmotriti upravo to pitanje.

Povijest stranice

"Tajno pisanje" je ono što je kriptografija. Možda su to ime izmislili stari Grci, budući da se ovaj pojam sastoji od dvije grčke riječi - "kripta" i "grafo", to jest, "sakrivam se" i "pišem". To je znanost specijalizirana za tajne poruke. Prvi znanstveni rad na kriptografiji pripada Aneas taktici. Čak i prve drevne civilizacije pokušale su razviti pouzdane sustave za zaštitu tajnih poruka. Prvi takvi sustavi nastali su u Kini, ali su podaci već bili kodirani u drevnom Egiptu i Mezopotamiji.

Kriptografija je bila osobito aktivna u srednjem vijeku. Tada su trgovci i diplomati koristili šifriranje. Zlatno doba kriptografije bilo je renesansa, zatim je Francis Bacon naučio što je kriptografija i kakva je njegova praktična primjena. On je opisao 7 tehnika skrivenog teksta i predložio binarnu metodu šifriranja. Njegov se kolega koristi u suvremenom programiranju.

Izgled telegrafa snažno je utjecao na razvoj kriptografije. Tada prenesene informacije više nisu bile tajne, a pošiljatelji su se usredotočili na šifriranje poruka.

Rat i poslijeratno vrijeme

Tijekom Prvog svjetskog rata kriptografija je prepoznata kao pravi borbeni alat. Vojska je presrela neprijateljske šifrirane poruke, dešifrirala ih i stekla značajnu prednost. Drugi svjetski rat poslužio je razvoju računalnih sustava putem kriptografije. Tijekom uporabe strojeva za šifriranje javnost je shvatila važnost kontrole informacija.

Nakon završetka neprijateljstava u mnogim zemljama, uveden je moratorij na kriptografiju. Profesionalna literatura tiskana je ilegalno ili u obliku strogo povjerljivih izvješća. Samo je 1967. vladavina monopola propala. Onda je izašla knjiga Davida Kahna "Kodeksi krekera". On je detaljno ispitao povijest kriptografije i enkripcije. Nakon otvorenog objavljivanja ove knjige počele su se pojavljivati ​​i druga djela koja su oblikovala potpuno novi pristup toj znanosti.

Povijesno šifriranje

Za vrijeme postojanja tajnog pisanja, čovječanstvo je izmislilo mnoge načine tajnog pisanja. Neke od tih metoda korištene su u davna vremena. Na primjer, suosjećajna tinta. Oni nastoje nestati nakon pisanja, a neki su od samog početka nevidljivi. Primatelj, koji je primio pismo napisano takvom tintom, može ih učiniti vidljivim obradom dokumenta kemijskim reagensima ili osvjetljavanjem ultraljubičastim zrakama.

Druga vrsta enkripcije naziva se steganografija. Ona se temelji na činjenici da se poruka "rastapa" u velikom tekstu koji ne odgovara općem značenju dokumenta. Potrebno je samo izdvojiti simbole iz ovog teksta, prema određenom načelu (na primjer, drugi znak svake rečenice ili treće slovo svake riječi), a zatim možete pročitati tajnu poruku.

Kriptografija je proces pretvaranja poruka prema određenim pravilima koja tekst čine bespredmetnim skupom znakova za neupućenu osobu. To je praktična disciplina koja proučava i razvija metode šifriranja. To je kriptografija.

znanje

Šifriranje je nemoguće bez dobrog znanja u drugim znanostima. Dakle, kriptografija i matematika su integralni međusobno. Konkretno, morate znati teoriju brojeva, teoriju algoritama, razumjeti apstraktnu algebru. Također, ne zaboravite da su kriptografske metode namijenjene za izravnu praktičnu uporabu. Teoretski algoritmi mogu biti podložni napadima koji nisu predviđeni određenim matematičkim modelom. Stoga prvo morate analizirati apstraktni matematički model, a zatim u praksi karakterizirati učinak dobivenog algoritma. Osim matematike u kriptografiji i enkripciji, važno je imati ideju o ovoj tematskoj oblasti, a to nije samo poznavanje šifre, već i poznavanje srodnih područja discipline.

Šifriranje i dešifriranje

Kao što je već spomenuto, kriptografija je znanost o tome kako se informacije pretvaraju u šifru. No postoji i druga strana procesa - pretvorba šifre u informativnu poruku. Ovo je kriptoanaliza. Studiranje je također iznimno zanimljivo.

Kriptografija i kriptoanaliza mogu se smatrati dva dijela iste znanosti - kriptologijom. Te se discipline uče šifrirati, ali iz različitih kutova. Nemoguće je proučavati jedno bez drugog. Stvarno je smiješno znati kako dizajnirati šifru, ali ne razumijemo što je šifrirano u drugim porukama. Dakle, pojavljuju se novi koncepti za razmatranje:

Šifriranje je proces primjene šifre na informacije koje moraju biti tajne.

Dešifriranje je obrnuti proces šifriranja, tj. Prijevod tajne poruke u izvorni tekst.

Ovi algoritmi, iako se razlikuju jedni od drugih, ali u nekim trenucima mogu se podudarati. U kombiniranim blok šiframa, kao što su GOST 28147-89 ili DES, algoritmi su gotovo identični. Razlikuju se samo po redoslijedu korištenja ključnih elemenata (ključeva). Kao primjer, moguće je navesti rad s Hillovom šifrom, gdje se slova mijenjaju u brojeve, što je ključ. To znači da će se proces šifriranja sastojati u zamjeni slova brojevima, a dešifriranje će zamijeniti brojeve slovima.

Tipke se obično smatraju trajnim parametrima šifri, koje osiguravaju izbor jedne transformirajuće varijante iz skupa svih mogućih. Korištenjem koncepata ključa, procesi šifriranja i dešifriranja obično se opisuju kao omjeri:

1. f (P, k1) = C
2. g (C, k2) = P

Ovdje simbol P označava izvornu (otvorenu) poruku. C je šifrirana poruka. F - algoritam šifriranja, g - algoritam dešifriranja. k ₁ , k ₂ su ključe za šifriranje i dešifriranje koje su poznate pošiljatelju i primatelju. U osnovi, temelji kriptografije temelje se na tim formulama.

Što su šifre

Što se tiče šifri, one imaju nekoliko varijanti klasifikacija:

• Opseg primjene. Postoje šifre ograničene i opće uporabe. Drugi su otporniji zbog prisutnosti tajnog ključa. Snaga ograničene šifre temelji se na tajni algoritma kriptografske transformacije.
• Algoritmi šifriranja. Postoje šifre s jednim ključem gdje se isti ključ koristi za šifriranje i dešifriranje. To uključuje sljedeće šifre:
• Permutacije - slova vidljivog teksta mijenjaju svoje pozicije, ali ostaju u šifri.
• Zamjene - simboli otvorenog teksta zamjenjuju drugi, a tajna poruka ostaje vidljiva (prilično riskantan potez koji je više puta zbunio neprijatelja).
• Aditivne šifre - slova se mijenjaju u brojeve, a zatim se dodaju brojevi slučajnog broja.
• Kvantna kriptografija je proces prenošenja poruka objektima kvantne mehanike, kao što su elektroni ili fotoni. Postoje i sustavi za šifriranje s dva ključa u kojima se istovremeno koriste dvije tipke i kombinirane metode šifriranja.
• Broj znakova. Odvojene šifre (pretvaraju pojedinačne znakove) i blok šifre (postupak se primjenjuje na skup slova).
• Otpor. Prema ovom parametru, šifre se mogu podijeliti u tri skupine: savršene (ne mogu se otvoriti), praktički otporne (nemoguće je deklasificirati podatke za dodijeljeno vrijeme) i nestabilne.

Napad i zahtjevi

Danas je nemoguće dati iscrpnu procjenu čvrstoće svake pojedine šifre, ali je njihova pouzdanost potvrđena eksperimentalnim metodama. Ne smijemo zaboraviti da kvaliteta zaštite podataka uvelike ovisi o ljudskom faktoru, odnosno o kvalificiranosti kriptoanalitičara. Izvorna šifra je podvrgnuta različitim napadima prije uporabe. To se zove test izdržljivosti. Izvodi se pod pretpostavkom da napadač poznaje algoritam transformacije, ali ne zna ključ.

Nitko neće zanijekati da neke prenesene informacije mogu predstavljati prijetnju javnosti ako se objave. Zato će zahtijevati visoku razinu tajnosti. Sada kada je računalna tehnologija već čvrsto utemeljena u svakodnevnom životu svakog trećeg građanina, informacijska sigurnost postala je ranjivija. Stoga se svake godine pooštravaju zahtjevi za kriptografske sustave:

• Složenost enkripcije trebala bi izravno ovisiti o važnosti prenesenih informacija.
• Trošenje vremena i financija trebalo bi biti prihvatljivo za određenu razinu tajnosti.
• Postupci šifriranja i dešifriranja ne bi trebali ovisiti o duljini teksta.
• Broj mogućih ključeva mora biti takav da je njihova puna analiza nemoguća za razumno vrijeme za napadača, čak i ako koristi suvremenu informatičku tehnologiju i distribucijsko računalstvo.
• Svaki ključ mora jamčiti zaštitu podataka.
• Mala promjena ključa trebala bi rezultirati potpunom ili značajnom promjenom poruke.
• Duljina šifre ne smije prelaziti duljinu izvornog teksta.
• Samo kada koristite ključ, tajna poruka bi trebala biti čitljiva.

Suvremene metode klasifikacije informacija

U ovoj disciplini postoje dvije glavne metode skrivanja izvorne poruke.

Šifriranje je privatna metoda klasificiranja informacija koja koristi ključ. Kodiranje - predstavlja informacije u alternativnom obliku, na primjer, u obliku brojeva ili simbola. Ovo je vrsta enkripcije, gdje nema ključeva. Izgrađen je na algoritmima kodiranja ili kodnim tablicama.

Uobičajeno je razlikovati javne i tajne sustave kodova. Javni sustavi namijenjeni su za praktičan prijenos, pohranu i korištenje informacija. Na primjer, barkodovi ili Morseov kod. Tajna se koristi kako bi se osigurala potpuna povjerljivost informacija državnih i vojnih institucija. Danas, neke tvrtke koje radije skrivaju informacije o svojim aktivnostima moraju dobiti licencu FSB-a za šifriranje i kriptografiju.

Pravo na tajnu

Dopustite nam da pojasnimo koje dokumente treba dopustiti pojedincima ili organizacijama da klasificiraju informacije o svojim aktivnostima. FSB licenca za kriptografiju je državno odobreni dokument koji omogućuje pravnoj osobi da razvija i distribuira kriptografske alate. Glavni dokument koji nadgleda ovaj proces je Uredba Vlade Ruske Federacije od 16. travnja 2012, broj 313. Zove se “O odobrenju Uredbe o licenciranju aktivnosti za razvoj kriptografskih alata”.

Kao što možete vidjeti, to nije tako jednostavno - sakriti bilo kakve informacije. Sve mora biti legalno. Licencu za kriptografiju i enkripciju izdaje podnositelj zahtjeva, koji ima sredstva za kriptografsku zaštitu podataka. U osnovi, takvi se objekti smatraju:

• Uređaji koji reproduciraju algoritme šifriranja.
• Sigurnosni programi koji mogu spremiti podatke iz netočnih podataka.
• Elektronički potpisi.
• Uređaji za kodiranje, gdje se dio operacija izvodi ručno.
• Uređaji koji izrađuju ključne dokumente.
• Elektronički dokumenti (kopije papirnatog medija).
• Sredstva za šifriranje i obradu podataka.
• Oprema za šifriranje s odgovarajućom konfiguracijom.

Važno je napomenuti da je nedavno zatražena licenca za kriptografiju od majstora koji instaliraju tahografe i prijenosne kartice. Dopuštenje za korištenje enkripcije potrebno je u slučaju kada se tvrtka ili pojedinac bavi prijenosom kriptografskih sredstava ili prijenosom sigurnih sredstava informacijskih i telekomunikacijskih sustava, kao i prijenosom sredstava za proizvodnju ključeva. U takvim slučajevima morate imati dozvolu FSB-a. Kriptografija ima sredstva za klasificiranje informacija za potrebe državne sigurnosti. Svaki subjekt ili entitet koji se bavi šifriranjem podataka mora dobiti dozvolu za to.

Olimpijske igre

Za mnoge, može se činiti da je kriptografija prilično složena disciplina koju samo izabrani mogu shvatiti. Međutim, svake godine, uz potporu Akademije FSB-a Rusije, održava se Međuregionalna olimpijada matematike i kriptografije. U njoj mogu sudjelovati učenici od 9-11 (8-11) razreda.

Olimpijada o kriptografiji održava se kako bi se utvrdile sposobnosti i zanimanje studenata za znanstvene aktivnosti. Također pomaže u stvaranju povoljnih uvjeta za intelektualni razvoj školske djece. Budući da ustanove visokog obrazovanja često sudjeluju u provođenju natjecanja u kriptografiji, moguće je unaprijed odlučiti gdje se nakon završetka studija može nastaviti školovanje.

Postoji poznata fraza: "Tko posjeduje informacije, on posjeduje svijet." U današnjem svijetu turbulentnih informacijskih tokova teško je pronaći potrebne podatke, ali još ga je teže sakriti. Stoga je danas kriptografija izuzetno tražena i popularna.