Криптографические методы защиты информации

С распространением письменности в человеческом обществе появилась потребность в обмене письмами и сообщениями, что, в свою очередь, вызвало необходимость сокрытия содержимого письменных сообщений от посторонних. Методы сокрытия содержимого письменных сообщений можно разделить на три группы. К первой группе относятся методы маскировки, которые осуществляют сокрытие самого факта наличия сообщения, например, с помощью симпатических чернил. Вторую группу составляют различные методы тайнописи или криптографии (от греческих слов ktyptos - тайный и grapho - пишу), которые применяются для изменения сообщения с целью сделать текст непонятным для непосвященных. С развитием науки и техники стали применяться методы третьей группы, которые ориентированы на создание специальных технических устройств, например, инвертирования речи. Далее будем рассматривать только методы второй группы, а именно - методы криптографии.
Метод криптографии можно определить как некоторое множество отображений одного пространства (пространства возможных сообщений) в другое пространство (пространство возможных криптограмм). Каждое конкретное отображение из этого множества соответствует шифрованию при помощи конкретного ключа. Дадим определения этих понятий.

Сообщение, текст которого необходимо сделать непонятным для посторонних, будем называть исходным сообщением или открытым текстом.

Шифрование данных - процесс преобразования открытых данных в зашифрованные данные (шифртекст, криптограмму) при помощи шифра. Иногда этот процесс называют зашифрованием данных.

Шифр - совокупность обратимых преобразований множества возможных открытых данных во множество возможных шифртекстов, осуществляемых по определенным правилам с применением ключей.

Ключ - конкретное секретное состояние некоторого параметра (параметров), обеспечивающее выбор одного преобразования из совокупности возможных для используемого метода шифрования.

Различные методы шифрования применялись и в древности. До наших дней дошли зашифрованные записи египетского вельможи, высеченные на его гробнице. Развитию тайнописи способствовали войны. Письменные приказы и донесения обязательно шифровались, чтобы захват гонцов не позволил противнику получить важную информацию. Например, римский император Цезарь пользовался в своей военной и личной переписке шифром, сущность которого состояла в замене каждой буквы латинского языка на следующую букву алфавита. Тогда знаменитая фраза: "VENI, VIDI, VICI" ("Пришел, увидел, победил"), которой Цезарь, как передает Плутарх в его биографии, известил одного из своих друзей в Риме о быстро одержанной им победе над понтийским царем Фарнаком при Золе в 47 г. до н.э., в зашифрованном виде будет иметь следующий вид: "XFOJ, XJEF, XJDJ".
До наших дней также дошли арабские шифры IX века, материалы венецианской школы криптографии эпохи Возрождения и многое другое. Методы тайнописи, например, использовались композиторами для включения своего имени в музыкальные произведения. Иоганн Себастьян Бах кодировал свою фамилию (старогерманское написание В-А-С-В) нотами, которые составляли основную тему произведения. Несколько органных фуг Баха представляют вариации относительно такой темы. Для переписки с посольствами России в других странах в XVI веке использовалась так называемая тарабарская грамота. Этот шифр основывался на замене одной согласной буквы на другую: б-ш, в-щ, г-ч, д-ц, ж-х, з-ф, к-т, л-с, н-р, н-п. При использовании тарабарской грамоты строка букв "Чолуцамь шлея моллии" есть зашифрованная фраза "Государь всея России".
Практически одновременно с криптографией стал развиваться и криптоанализ - наука о раскрытии шифров (ключей) по шифртексту. Вторая мировая война дала новый толчок развитию криптографии и криптоанализа, что было вызвано применением технических средств связи и боевого управления. Для разработки новых шифров и работы в качестве криптоаналитиков привлекались ведущие ученые. В годы Второй мировой войны был разработан ряд механических устройств для шифрования сообщений.
В 1949 году была опубликована статья Клода Шеннона "Теория связи в секретных системах", которая подвела научную базу под криптографию и криптоанализ. С этого времени стали говорить о новой науке КРИПТОЛОГИИ (от греческого kryptos - тайный и logos - сообщение), - науке о преобразовании информации для обеспечения ее секретности. Этап развития криптографии и криптоанализа до 1949 года стали называть донаучной криптологией.

Повсеместное внедрение в практику человеческой деятельности ИВС оставило проблему хранения и использования секретных ключей. Действительно, для того, чтобы абонент сети мог связаться с N другими абонентами, ему необходимо иметь N ключей. Решению этой проблемы была посвящена статья Диффи и Хеллмана "Новые направления в криптографии", опубликованная в 1976 году. Эта статья открыла новый этап в развитии криптологии - этап криптосистем с открытыми (общими, публичными) ключами.

ДОМ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ