Рязанский Государственный  Педагогический

Университет им. Есенина

 
 
 
 
 
 
Реферат

на  тему:

 
«Криптография»

 
 
 
Выполнила студентка I курса

Факультета  русской филологии

и национальной культуры

группы 1Б (Связи с общественностью)

Прялухина Ксения

 
Проверил: Андреев В.В.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рязань 2010

Содержание:

 

Введение

Что такое криптография?

     Криптогра́фия – наука о методах обеспечения конфиденциальности (невозможности прочтения информации посторонним) и аутентичности (целостности и подлинности авторства, а также невозможности отказа от авторства) информации.

     Изначально  криптография изучала методы шифрования информации – обратимого преобразования открытого (исходного) текста на основе секретного алгоритма и/или ключа в шифрованный текст (шифротекст). Традиционная криптография образует раздел симметричных криптосистем, в которых зашифрование и расшифрование проводится с использованием одного и того же секретного ключа. Помимо этого раздела современная криптография включает в себя асимметричные криптосистемы, системы электронной цифровой подписи (ЭЦП), хеш-функции, управление ключами, получение скрытой информации, квантовую криптографию.

     Разные  люди понимают под шифрованием разные вещи. Дети играют в игрушечные шифры  и секретные языки. Это, однако, не имеет ничего общего с настоящей  криптографией. Настоящая криптография (strong cryptography) должна обеспечивать такой уровень секретности, чтобы можно было надежно защитить критическую информацию от расшифровки крупными организациями – такими как мафия, транснациональные корпорации и крупные государства. Настоящая криптография в прошлом использовалась лишь в военных целях. Однако сейчас, со становлением информационного общества, она становится центральным инструментом для обеспечения конфиденциальности.

     По  мере образования информационного  общества, крупным государствам становятся доступны технологические средства тотального надзора за миллионами людей. Поэтому криптография становится одним из основных инструментов обеспечивающих конфиденциальность, доверие, авторизацию, электронные платежи, корпоративную безопасность и бесчисленное множество других важных вещей.

     Криптография  не является более придумкой военных, с которой не стоит связываться. Настала пора снять с криптографии покровы таинственности и использовать все ее возможности на пользу современному обществу. Широкое распространение криптографии является одним из немногих способов защитить человека от ситуации, когда он вдруг обнаруживает, что живет в тоталитарном государстве, которое может контролировать каждый его шаг.

Базовая терминология

     Представим, что нам надо отправить сообщение  адресату. Мы хотим, чтобы никто кроме  адресата не смог прочитать отправленную информацию. Однако всегда есть вероятность, что кто-либо вскроет конверт или перехватит электронное послание.

     В криптографической терминологии исходное послание именуют открытым текстом (plaintext или cleartext). Изменение исходного текста так, чтобы скрыть от прочих его содержание, называют шифрованием (encryption). Зашифрованное сообщение называют шифротекстом (ciphertext). Процесс, при котором из шифротекста извлекается открытый текст, называют дешифровкой (decryption). Обычно в процессе шифровки и дешифровки используется некий ключ (key) и алгоритм обеспечивает, что дешифрование можно сделать, лишь зная этот ключ.

     Криптография – это наука о том, как обеспечить секретность сообщения. Криптоанализ – это наука о том, как вскрыть шифрованное сообщение, то есть как извлечь открытый текст не зная ключа. Криптографией занимаются криптографы, а криптоанализом занимаются криптоаналитики.

     Криптография  покрывает все практические аспекты  секретного обмена сообщениями, включая  аутенфикацию, цифровые подписи, электронные деньги и многое другое. Криптология – это раздел математики, изучающий математические основы криптографических методов.

История

     История криптографии насчитывает около 4 тысяч  лет. В качестве основного критерия периодизации криптографии, возможно, использовать технологические характеристики используемых методов шифрования.

     Первый  период (приблизительно с 3-го тысячелетия до н. э.) характеризуется господством моноалфавитных шифров (основной принцип – замена алфавита исходного текста другим алфавитом через замену букв другими буквами или символами).

     Второй  период (хронологические рамки – с IX века на Ближнем Востоке (Ал-Кинди) и с XV века в Европе (Леон Баттиста Альберти) – до начала XX века) ознаменовался введением в обиход полиалфавитных шифров.

     Третий  период (с начала и до середины XX века) характеризуется внедрением электромеханических устройств в работу шифровальщиков. При этом продолжалось использование полиалфавитных шифров.

     Четвертый период – с середины до 70-х годов XX века – период перехода к математической криптографии. В работе Шеннона появляются строгие математические определения количества информации, передачи данных, энтропии, функций шифрования. Обязательным этапом создания шифра считается изучение его уязвимости к различным известным атакам – линейным и дифференциальным криптоанализам. Однако, до 1975 года криптография оставалась «классической», или же, более корректно, криптографией с секретным ключом.

     Современный период развития криптографии (с конца 1970-х годов по настоящее время) отличается зарождением и развитием нового направления – криптография с открытым ключом. Её появление знаменуется не только новыми техническими возможностями, но и сравнительно широким распространением криптографии для использования частными лицами (в предыдущие эпохи использование криптографии было исключительной прерогативой государства). Правовое регулирование использования криптографии частными лицами в разных странах сильно различается – от разрешения до полного запрета.

     Современная криптография образует отдельное научное направление на стыке математики и информатики – работы в этой области публикуются в научных журналах, организуются регулярные конференции. Практическое применение криптографии стало неотъемлемой частью жизни современного общества – её используют в таких отраслях как электронная коммерция, электронный документооборот (включая цифровые подписи), телекоммуникации и других.

Криптография, как искусство

     Долгое  время занятие криптографией  было уделом чудаков-одиночек. Среди  них были одаренные ученые, дипломаты, священнослужители. Известны случаи, когда криптография считалась даже черной магией. Этот период развития криптографии как искусства длился с незапамятных времен до начала XX века, когда появились первые шифровальные машины. Понимание математического характера решаемых криптографией задач пришло только в середине XX века – после работ выдающегося американского ученого К. Шеннона.

     История криптографии связана с большим  количеством дипломатических и военных тайн и поэтому окутана туманом легенд. Наиболее полная книга по истории криптографии содержит более тысячи страниц. Она опубликована в 1967 году в Нью-Йорке и на русский язык еще не переведена. На русском языке недавно вышел в свет фундаментальный труд по истории криптографии в России.

     Свой  след в истории криптографии оставили многие хорошо известные исторические личности. Приведем несколько наиболее ярких примеров.

     Первые  сведения об использовании шифров в  военном деле связаны с именем спартанского полководца Лисандра (шифр «Сциталь», V век до нашей эры). Цезарь использовал в переписке шифр, который вошел в историю как «шифр Цезаря». В древней Греции был изобретен вид шифра, который в дальнейшем стал называться «квадрат Полибия». Братство франкмасонов с момента своего возникновения (VIII век) I разработало и использовало целую систему особых шифров. Одну из первых книг по криптографии написал аббат И. Трителий (1462 – 1516), живший в Германии. В 1566 году известный механик и математик Д. Кардано опубликовал работу с описанием изобретенной им системы шифрования («решетка Кардано»). Франция XVI века оставила в истории криптографии шифры короля Генриха IV и Ришелье. В упомянутой книге Т. А. Соболевой подробно описано много российских шифров, в том числе и «цифирная азбука» 1700 года, автором которой был Петр Великий.

     Некоторые сведения о свойствах шифров и  их применениях можно найти и  в художественной литературе, особенно в приключенческой, детективной и военной. Хорошее подробное объяснение особенностей одного из простейших шифров – шифра замены и методов его вскрытия содержится в двух известных рассказах: «Золотой жук» Э. По и «Пляшущие человечки» А. Конан-Дойля.

     Много занимательной информации по криптографии публикуется в издаваемом в США научно-популярном журнале «Cryptology». Обширный библиографический список (111 названий) зарубежной литературы по криптографии содержится в очень полезной и важной статье Диффи и Хеллмэна, которая переведена на русский язык.

     Рассмотрим  более подробно несколько примеров.

Шифр  «Сциталь»

     Этот  шифр известен со времен войны Спарты и Персии против Афин. Спартанский полководец Лисандр подозревал персов в возможной измене, но не знал их тайных планов. Его агент в стане персов прислал шифрованное сообщение, которое позволило Лисандру опередить персов и разгромить их. Шифрованное сообщение было написано на поясе официального гонца от персов следующим образом: агент намотал пояс на сциталь (деревянный цилиндр определенного диаметра) и написал на поясе сообщение вдоль сциталя; потом он размотал пояс, и получилось, что поперек пояса в беспорядке написаны буквы. Гонец не догадывался, что узор на его красивом поясе на самом деле содержит зашифрованную информацию. Лисандр взял сциталь такого же диаметра, аккуратно намотал на него пояс и вдоль сциталя прочитал сообщение от своего агента.

     Например, если роль сциталя выполняет карандаш с шестью гранями, то открытый текст  КРИПТОГРАФИЯ может быть преобразован в шифртекст РПОРРФЯКИТГАИ. Шифртекст  может быть и другим, так как  он зависит не только от диаметра карандаша.

     Можно отметить, что в этом шифре преобразование открытого текста в шифрованный заключается в определенной перестановке букв открытого текста. Поэтому класс шифров, к которым относится и шифр «Сциталь», называется шифрами перестановки.

Шифр перестановки

     Этот метод заключается в том, что символы шифруемого текста переставляются по определенным правилам внутри шифруемого блока символов. Рассмотрим некоторые разновидности этого метода, которые могут быть использованы в автоматизированных системах.

     Самая простая перестановка – написать исходный текст задом наперед и одновременно разбить шифрограмму на группы из нескольких букв. Пусть группа состоит из пяти букв. Например, из фразы

     ПУСТЬ БУДЕТ ТАК, КАК МЫ ХОТЕЛИ.

     получится такой шифротекст – ИЛЕТО ХЫМКА ККАТТ ЕДУБЪ ТСУП

     В последней группе (пятерке) не хватает  одной буквы. Значит, прежде чем шифровать  исходное выражение, следует его  дополнить незначащей буквой (например, О) до числа, кратного пяти – ПУСТЬ-БУДЕТ-ТАККА-КМЫХО-ТЕЛИО.

     Тогда шифрограмма, несмотря на столь незначительные изменения, будет выглядеть по-другому – ОИЛЕТ ОХЫМК АККАТ ТЕДУБ ЬТСУП

     Кажется, ничего сложного, но при расшифровке  проявляются серьезные неудобства.

     Во  время Гражданской войны в  США в ходу был такой шифр: исходную фразу писали в несколько строк. Например, по пятнадцать букв в каждой (с заполнением последней строки незначащими буквами).

     П У С Т Ь Б У Д Е Т  Т А К К А

     К М Ы Х О Т Е Л И К  Л М Н О П

     После этого вертикальные столбцы по порядку  писали в строку с разбивкой на пятерки букв – ПКУМС ЫТХЬО БТУЕД ЛЕИТК ТЛАМК НКОАП

     Если  строки укоротить, а количество строк  увеличить, то получится прямоугольник-решетка, в который можно записывать исходный текст. Но тут уже потребуется  предварительная договоренность между  адресатом и отправителем посланий, поскольку сама решетка может быть различной длины-высоты, записывать к нее можно по строкам, по столбцам, по спирали туда или по спирали обратно, можно писать и по диагоналями, а для шифрования можно брать тоже различные направления. В общем, здесь масса вариантов.