Шта је криптографија? Основни концепти

Човек је друштвено биће. Будући да је у друштву, он осјећа потребу да комуницира са својом врстом. Добијене информације помажу му да управља светом и преживи. Међутим, такође се дешава да особа не може рећи исте информације различитим људима. На пример, можете рећи својим пријатељима о нечему, али је боље да то сакријете од својих родитеља. Овај проблем се не односи само на модерне тинејџере. Током своје историје, човечанство је дошло до различитих начина за шифровање свих података. Криптографија је једна од њих. Овај метод је стар преко 4 хиљаде година. Шта је криптографија и које су њене особине? Данас ћемо размотрити управо ово питање.

Историјске странице

"Тајно писање" је оно што је криптографија. Можда су то име измислили стари Грци, пошто се овај термин састоји од две грчке речи - "крипта" и "графо", односно, "сакријем се, сакријем" и "пишем". Ово је наука специјализована за тајне поруке. Први научни рад на криптографији припада Анеас тактици. Чак и прве древне цивилизације покушале су развити поуздане системе за заштиту тајних порука. Први такви системи су створени у Кини, али су подаци већ кодирани у древном Египту и Мезопотамији.

Криптографија је била посебно активна у средњем веку. Тада су трговци и дипломати користили шифровање. Златно доба криптографије било је ренесанса, па је Францис Бацон научио шта је криптографија и која је његова практична примена. Он је описао 7 техника скривеног текста и предложио бинарни метод шифровања. Његов колега се користи у модерном програмирању.

Изглед телеграфа је снажно утицао на развој криптографије. Тада пренесена информација више није била тајна, а пошиљатељи су се фокусирали на шифрирање порука.

Ратно и послератно време

Током Првог светског рата, криптографија је препозната као прави борбени алат. Војска је пресрела непријатељске шифроване поруке, дешифровала их и стекла значајну предност. Други светски рат служио је развоју компјутерских система кроз криптографију. Током употребе машина за шифровање јавност је схватила важност контроле информација.

Након завршетка непријатељстава у многим земљама, уведен је мораторијум на криптографију. Професионална литература је штампана илегално или у облику строго тајних извјештаја. Само 1967. године монопол владе се срушио. Онда је изашла књига Дејвида Кана "Кодекси крацкера". Он је детаљно испитао историју криптографије и енкрипције. Након отворене публикације ове књиге почели су се појављивати и други радови, који су формирали потпуно нови приступ овој науци.

Хисторицал Енцриптион

Током постојања тајног писања, човечанство је измислило много начина тајног писања. Неке од ових метода коришћене су у давна времена. На пример, симпатична мастила. Они настоје нестати након писања, а неки су од самог почетка невидљиви. Прималац, који је примио писмо написано таквим мастилом, може их учинити видљивим тако што ће документ обрадити хемијским реагенсима или осветљењем ултраљубичастим зрацима.

Друга врста енкрипције назива се стеганографија. Она се заснива на чињеници да се порука распада у великом тексту који не одговара општем значењу документа. Потребно је само извадити симболе из овог текста, према одређеном принципу (на примјер, други знак сваке реченице или треће слово сваке ријечи), а затим можете прочитати тајну поруку.

Криптографија је процес трансформације порука према одређеним правилима која текст чине бесмисленим скупом знакова за непотрошену особу. Ово је практична дисциплина која проучава и развија методе шифровања. То је криптографија.

Знање

Шифровање је немогуће без доброг познавања других наука. Дакле, криптографија и математика су интегралне једна према другој. Конкретно, треба да знате теорију бројева, теорију алгоритама, да разумете апстрактну алгебру. Такође, не заборавите да су криптографске методе дизајниране за директну практичну употребу. Теоретски алгоритми могу бити предмет напада који нису предвиђени одређеним математичким моделом. Стога, прво морате анализирати апстрактни математички модел, а затим карактерисати ефекат резултујућег алгоритма у пракси. Поред математике у криптографији и енкрипцији, важно је имати идеју о овој тематској области, а то није само познавање шифре, већ и познавање сродних области дисциплине.

Шифровање и дешифровање

Као што је већ поменуто, криптографија је наука о томе како се информације трансформишу у шифру. Али постоји и друга страна процеса - конверзија шифре у информативну поруку. Ово је криптоанализа. Проучавање је такође изузетно интересантно.

Криптографија и криптоанализа могу се сматрати два дијела исте науке - криптологија. Ове дисциплине уче како да шифрују, али из различитих углова. Немогуће је проучавати једно без другог. Стварно је смијешно знати како дизајнирати шифру, али не разумијемо што је шифрирано у другим порукама. Тако се појављују нови концепти за разматрање:

Шифровање је процес примене шифре на информације које морају бити тајне.

Дешифровање је обрнути процес шифровања, тј. Превод тајне поруке у оригинални текст.

Ови алгоритми, иако се разликују једни од других, али у неким тренуцима могу се подударати. У комбинованим блоковним шифрама, као што су ГОСТ 28147-89 или ДЕС, алгоритми су готово идентични. Разликују се само по редоследу употребе кључних елемената (кључева). Као примјер, могуће је навести рад са Хилловом шифром, гдје се слова мијењају у бројеве, што је кључ. То значи да ће се процес шифровања састојати у замени слова бројевима, а дешифровање ће заменити бројеве словима.

Као кључеви се обично подразумевају трајни параметри шифара, који обезбеђују избор једне трансформационе варијанте из скупа свих могућих. Користећи концепте кључа, процеси енкрипције и дешифровања се обично описују као омјери:

1. ф (П, к ₁ ) = Ц
2. г (Ц, к ₂ ) = П

Овде симбол П означава оригиналну (отворену) поруку. Ц је шифрована порука. Ф - алгоритам шифровања, г - алгоритам дешифровања. к ₁ , к ₂ су кључе за шифровање и дешифровање које су познате пошиљаоцу и примаоцу. У суштини, темељи криптографије су засновани на овим формулама.

Шта су шифре?

Што се тиче шифара, оне имају неколико варијанти класификације:

• Обим примене. Постоје шифре ограничене и опште употребе. Други су отпорнији због присуства тајног кључа. Снага ограничене шифре заснива се на тајности алгоритма криптографске трансформације.
• Енцриптион алгоритхмс. Постоје шифре са једним кључем где се исти кључ користи за шифровање и дешифровање. Ово укључује следеће шифре:
• Пермутације - слова видљивог текста мењају своје позиције, али остају у шифри.
• Замене - симболи отвореног текста замењују други, а тајна порука остаје видљива (прилично ризичан потез који је више пута збунио непријатеља).
• Адитивне шифре - слова се мењају у бројеве, а затим се додају бројеви случајног броја.
• Квантна криптографија је процес преношења порука објектима квантне механике, као што су електрони или фотони. Постоје и системи за шифровање са два кључа у којима се истовремено користе два кључа и комбиновани методи шифровања.
• Број знакова. Одвојене шифре (претварају појединачне знакове) и блок шифре (процедура се примјењује на скуп слова).
• Персистенце Према овом параметру, шифре се могу поделити у три групе: савршене (не могу се отворити), практично отпорне (немогуће је декласификовати информације за додељену количину времена) и нестабилне.

Напад и захтјеви

Данас је немогуће дати исцрпну процјену чврстоће сваке појединачне шифре, али је њихова поузданост потврђена експерименталним методама. Не треба заборавити да квалитет заштите података увелико зависи од људског фактора, односно од квалификације криптоаналитичара. Изворна шифра је подвргнута различитим нападима пре употребе. То се зове тест издржљивости. Изводи се под претпоставком да нападач познаје алгоритам трансформације, али не зна кључ.

Нико неће порицати да неке информације које се преносе могу представљати претњу за јавност ако се објаве. Зато ће захтевати висок степен тајности. Сада када је компјутерска технологија већ чврсто успостављена у свакодневном животу сваког трећег грађанина, информацијска сигурност је постала рањивија. Према томе, сваке године се пооштравају захтеви за криптографске системе:

• Сложеност енкрипције треба да зависи директно од важности пренесене информације.
• Трошење времена и финансија требало би бити прихватљиво за одређени ниво тајности.
• Поступци енкрипције и дешифрирања не би требали овисити о дужини текста.
• Број могућих кључева мора бити такав да је њихова пуна анализа немогућа у разумном времену за нападача, чак и ако он користи модерне информационе технологије и дистрибуцијско рачунарство.
• Сваки кључ мора гарантовати заштиту података.
• Мала промена кључа треба да доведе до потпуне или значајне промене поруке.
• Дужина шифре не би требало да пређе дужину изворног текста.
• Само када користите кључ, тајну поруку треба читати.

Савремене методе класификације информација

У овој дисциплини постоје два главна начина скривања оригиналне поруке.

Шифровање је приватна метода класификације информација која користи кључ. Кодирање - представља информације у алтернативном облику, на примјер, у облику бројева или симбола. Ово је врста енкрипције, где нема кључева. Изграђен је на алгоритмима кодирања или кодним табелама.

Уобичајено је разликовати јавне и тајне кодне системе. Јавни системи су дизајнирани за практичан пренос, складиштење и коришћење информација. На пример, баркодови или Морсеов код. Тајна се користи како би се осигурала потпуна повјерљивост информација државних и војних институција. Данас, неке фирме које преферирају да сакрију информације о својим активностима морају добити ФСБ лиценцу за енкрипцију и криптографију.

Право на тајну

Дозволите да разјаснимо која документа треба да омогуће појединцима или организацијама да класификују информације о својим активностима. ФСБ лиценца за криптографију је државно одобрени документ који омогућава правном лицу да развија и дистрибуира криптографске алате. Главни документ који надгледа овај процес је Уредба Владе Руске Федерације од 16. априла 2012, број 313. Зове се “О усвајању Уредбе о лиценцирању активности за развој криптографских алата”.

Као што видите, то није тако једноставно - сакрити било коју информацију. Све мора бити легално. Лиценцу за криптографију и енкрипцију издаје подносилац захтјева, који има средства за криптографску заштиту информација. У основи, такви објекти се сматрају:

• Уређаји који репродукују алгоритме за шифровање.
• Безбедносни програми који могу да сачувају информације од нетачних података.
• Електронски потписи.
• Уређаји за кодирање, гдје се дио операција изводи ручно.
• Уређаји који праве кључна документа.
• Електронски документи (копије папирних медија).
• Средства за шифровање и обраду података.
• Опрема за шифровање са одговарајућом конфигурацијом.

Вреди напоменути да је недавно тражена лиценца за криптографију од мајстора који инсталирају тахографе и трансфер картице. Дозвола за коришћење енкрипције је неопходна у случају када се предузеће или појединац бави преносом криптографских средстава или преносом сигурних средстава информационих и телекомуникационих система, као и преносом средстава за производњу кључева. У таквим случајевима, морате имати дозволу ФСБ-а. Криптографија има средства за класификацију информација за потребе државне сигурности. Сваки ентитет или ентитет који се бави енкрипцијом података је дужан да добије дозволу за то.

Олимпијада

За многе, може се чинити да је криптографија прилично сложена дисциплина коју само изабрани могу схватити. Међутим, сваке године, уз подршку Академије ФСБ-а Русије, одржава се Међурегионална олимпијада математике и криптографије. У њој могу да учествују ученици од 9-11 (8-11) часова.

Олимпијада о криптографији се одржава како би се идентификовале способности и интересовање студената за научне активности. Такође помаже у стварању повољних услова за интелектуални развој ученика. Пошто установе високог образовања често учествују у спровођењу такмичења у криптографији, могуће је унапред одлучити где ће се након завршетка студија наставити школовање.

Постоји позната фраза: "Ко посједује информације, он посједује свијет." У данашњем свијету турбулентних информационих токова, тешко је пронаћи потребне податке, али је још теже сакрити их. Стога је данас криптографија изузетно тражена и популарна.