Co je kryptografie? Základní pojmy

Člověk je společenská bytost. Být ve společnosti, cítí potřebu komunikovat s vlastním druhem. Získané informace mu pomáhají procházet světem a přežít. Stává se však také, že osoba nemůže stejným informacím vyprávět různým lidem. Například, můžete říct svým přátelům něco, ale je lepší je skrýt od svých rodičů. Tento problém se netýká pouze moderních teenagerů. Během své historie lidstvo přišlo s různými způsoby šifrování jakýchkoli dat. Kryptografie je jedním z nich. Tato metoda je stará více než 4 tisíce let. Co je kryptografie a jaké jsou její vlastnosti? Dnes budeme tuto otázku přesně zvážit.

Stránky historie

"Tajné psaní" je to, co je kryptografie. Snad toto jméno vynalezli starověcí Řekové, protože tento termín je tvořen dvěma řeckými slovy - "krypta" a "grafo", tedy "skrývám se, skrývám" a "píšu". To je věda se specializací na tajné zasílání zpráv. První vědecká práce o kryptografii patří Aeneas Tactics. Dokonce i první starověké civilizace se snažily vyvinout spolehlivé systémy pro ochranu tajných zpráv. První takové systémy byly vytvořeny v Číně, ale data byla již zašifrována ve starověkém Egyptě a Mezopotámii.

Kryptografie byla zvláště aktivní ve středověku. Pak obchodníci a diplomaté používali šifrování. Zlatý věk kryptografie byl renesanční, pak se Francis Bacon dozvěděl, jaká kryptografie je a jaká je její praktická aplikace. Byl to ten, kdo popisoval 7 skrytých textových technik a navrhl metodu binárního šifrování. Jeho protějšek se používá v moderním programování.

Vzhled telegrafu silně ovlivnil vývoj kryptografie. Pak byly přenášené informace již tajné a odesílatelé se soustředili na šifrování zpráv.

Válka a poválečný čas

Během první světové války byla kryptografie uznána jako skutečný bojový nástroj. Armáda zachytila ​​nepřítele šifrované zprávy, dešifrovala je a získala významnou výhodu. Druhá světová válka sloužila vývoji počítačových systémů prostřednictvím kryptografie. Během používání šifrovacích strojů si veřejnost uvědomila důležitost kontroly informací.

Po skončení nepřátelských akcí v mnoha zemích byla na kryptografii uložena moratorium. Profilová literatura byla vytištěna nelegálně nebo ve formě tajně tajných zpráv. Teprve v roce 1967 se vládní monopol zhroutil. Potom vyšel kniha David Kahn o krekry. Podrobně zkoumala historii kryptografie a šifrování. Po otevřené publikaci této knihy se začaly objevovat další práce, které vytvořily zcela nový přístup k této vědě.

Historické šifrování

Během existence tajného psaní lidstvo vynalezl mnoho způsobů tajného psaní. Některé z těchto metod byly používány ve starověku. Například sympatický inkoust. Oni mají tendenci zmizet po psaní, a některé jsou neviditelné od samého začátku. Příjemce, který obdržel dopis napsaný s takovým inkoustem, je může viditelným zpracováním dokumentu chemickými činidly nebo osvětlením ultrafialovým paprskem.

Jiný typ šifrování se nazývá steganografie. Je založen na skutečnosti, že zpráva se rozpustí ve velkém textu, který neodpovídá obecnému významu dokumentu. Vyžaduje se pouze vyjímání symbolů z tohoto textu podle určitého principu (například druhý znak každé věty nebo třetí písmeno každého slova), poté si můžete přečíst tajnou zprávu.

Kryptografie je proces transformace zpráv podle určitých pravidel, které činí text nesmyslným souborem znaků pro nezasvěcenou osobu. Jedná se o praktickou disciplínu, která studuje a rozvíjí šifrovací metody. To je to, co je kryptografie.

Znalosti

Šifrování je nemožné bez dobrých znalostí v jiných vědách. Kriptografie a matematika jsou proto integrální. Zejména musíte znát teorii čísel, teorii algoritmů, pochopit abstraktní algebru. Nezapomeňte, že kryptografické metody jsou určeny pro přímé praktické použití. Teoretické algoritmy mohou být předmětem útoků, které nejsou stanoveny specifickým matematickým modelem. Proto musíte nejdříve analyzovat abstraktní matematický model a poté charakterizovat efekt výsledného algoritmu v praxi. Vedle matematiky v kryptografii a šifrování je důležité mít na tuto tématickou představu představu nejen o znalosti šifry, ale také znalosti příbuzných oborů oboru.

Šifrování a dešifrování

Jak již bylo řečeno, kryptografie je vědou toho, jak se informace transformuje na šifru. Existuje však další stránka procesu - přeměna šifry na informační zprávu. Tohle je kryptanalýza. Studium je také mimořádně zajímavé.

Kryptografie a kryptanalýza mohou být považovány za dvě části téže vědy - kryptologie. Tyto obory se učí, jak šifrovat, ale z různých úhlů. Není možné studovat jeden bez druhého. Je opravdu nesmyslné vědět, jak navrhnout šifru, ale nerozumět tomu, co je zašifrováno v jiných zprávách. Tak se objevují nové koncepty:

Šifrování je proces aplikování šifry na informace, které musí být tajné.

Dešifrování je reverzní proces šifrování, tj. Překlad tajné zprávy do původního textu.

Tyto algoritmy, i když se liší od sebe, ale v některých okamžicích se mohou shodovat. V kombinovaných blokových šifrách, jako je GOST 28147-89 nebo DES, jsou algoritmy téměř identické. Oni se liší pouze v pořadí použití klíčových prvků (klíče). Jako příklad lze citovat práci s šifrou Hill, kde se písmena mění na čísla, což je klíč. To znamená, že šifrovací proces spočívá v nahrazení písmen s čísly a dešifrování nahradí čísla písmeny.

Klíče jsou běžně chápány jako trvalé parametry šifrovacích prvků, které umožňují volbu jedné transformační volby ze všech možných sad. Pomocí konceptů klíčů se procesy šifrování a dešifrování obvykle popisují jako poměry:

1. f (P, k ₁ ) = C
2. g (C, k ₂ ) = P

Zde symbol P označuje původní (otevřenou) zprávu. C je šifrovaná zpráva. F - šifrovací algoritmus, g - dešifrovací algoritmus. k ₁ , k ₂ jsou šifrovací a dešifrovací klíče, které jsou známy odesílateli a adresátovi. V podstatě jsou základy kryptografie založeny na těchto vzorcích.

Jaké jsou šifry

Pokud jde o šifry, mají několik variant klasifikací:

• Rozsah působnosti. Tam jsou šifry omezené a obecné použití. Druhá je odolnější kvůli přítomnosti tajného klíče. Síla omezené šifry je založena na tajemství algoritmu kryptografické transformace.
• Šifrovací algoritmy. K dispozici jsou jednoklíčové šifry, kde je stejný klíč použit pro šifrování a dešifrování. Patří sem následující šifry:
• Permutace - písmena viditelného textu mění své pozice, ale zůstávají v šifře.
• Nahrazení - symboly prostého textu jsou nahrazeny jinými a tajná zpráva zůstává viditelná (poměrně riskantní krok, který opakovaně zaměňuje nepřítele).
• Doplňkové šifry - písmena se mění na čísla a přidávají se čísla čísla náhodných čísel.
• Kvantová kryptografie je proces předávání zpráv předměty kvantové mechaniky, jako jsou elektrony nebo fotony. K dispozici jsou také dvouklíčové šifrovací systémy, ve kterých jsou současně použity dva klíče a kombinované metody šifrování.
• Počet znaků. Samostatné šifry proudu (převést jednotlivé znaky) a blokové šifry (postup se týká množiny písmen).
• Stálost Podle tohoto parametru lze šifry rozdělit do tří skupin: perfektní (nelze je otevřít), prakticky odolné (není možné odtajnit informace pro přidělené množství času) a nestabilní.

Útok a požadavky

Dnes není možné provést vyčerpávající hodnocení síly každé jednotlivé šifry, ale jejich spolehlivost je ověřována experimentálními metodami. Nesmíme zapomínat, že kvalita ochrany údajů do značné míry závisí na lidském faktoru, tedy na kvalifikaci kryptoanalyzátorů. Zdrojová šifra je před použitím podrobena různým útokům. Toto se nazývá vytrvalostní testování. Provádí se za předpokladu, že útočník zná transformační algoritmus, ale nepozná klíč.

Nikdo nebude popírat, že některé přenášené informace mohou ohrozit veřejnost, pokud bude zveřejněna. Proto bude vyžadovat vysokou úroveň utajení. Nyní, když je počítačová technologie již pevně zakotvena v každodenním životě každého třetího občana, bezpečnost informací se stala zranitelnější. Proto jsou požadavky na kryptografické systémy každým rokem zpřísněny:

• Složitost šifrování by měla záviset přímo na významu přenášených informací.
• Trávení času a financí by mělo být přijatelné pro určitou úroveň utajení.
• Postupy šifrování a dešifrování by neměly záviset na délce textu.
• Počet možných klíčů musí být takový, že jejich úplná analýza je pro útočníka v přiměřené době nemožná, i když používá moderní informační technologie a distribuční výpočetní techniky.
• Každý klíč musí zaručit ochranu dat.
• Malá změna v klíči by měla vést k úplné nebo významné změně zprávy.
• Délka šifry by neměla překročit délku zdrojového textu.
• Pouze při použití klíče by měla být čitelná tajná zpráva.

Moderní metody klasifikace informací

V této disciplíně existují dvě hlavní metody skrytí původní zprávy.

Šifrování je soukromá metoda klasifikace informací, které používají klíč. Kódování - představuje informace v alternativní formě, například ve formě čísel nebo symbolů. Jedná se o druh šifrování, kde nejsou klíče. Je založen na kódovacích algoritmech nebo kódových tabulkách.

Je obvyklé rozlišovat mezi veřejnými a tajnými kódovými systémy. Veřejné systémy jsou navrženy pro pohodlný přenos, ukládání a používání informací. Například čárové kódy nebo Morse kód. Tajemství slouží k zajištění úplné důvěrnosti informací státních a vojenských institucí. Některé firmy, které raději skrývají informace o svých činnostech, musí dnes získat licenci FSB pro šifrování a kryptografii.

Právo na utajení

Ujasněte si, jaké dokumenty by měly umožňovat jednotlivcům nebo organizacím klasifikovat informace o jejich činnostech. Licence FSB pro kryptografii je dokument schválený státem, který umožňuje právnické osobě vyvíjet a distribuovat kryptografické nástroje. Hlavním dokumentem, který dohlíží na tento proces, je vyhláška vlády Ruské federace ze dne 16. dubna 2012 č. 313. Nazývá se "o schválení nařízení o licencování činností pro vývoj kryptografických nástrojů".

Jak vidíte, není to tak jednoduchá záležitost - skrýt informace. Všechno musí být legální. Licence na kryptografii a šifrování vydává žadatel, který má prostředky kryptografické ochrany informací. V podstatě jsou tyto objekty považovány za:

• Zařízení, která reprodukují šifrovací algoritmy.
• Bezpečnostní programy, které mohou ukládat informace z nesprávných dat.
• Elektronické podpisy.
• Kódovací zařízení, kde se část operací provádí ručně.
• Zařízení, která vytvářejí klíčové dokumenty.
• Elektronické dokumenty (kopie papírových médií).
• Prostředky pro šifrování a zpracování dat.
• Šifrovací zařízení s příslušnou konfigurací.

Je třeba poznamenat, že v poslední době byla od majitelů, kteří instalují tachografy a přenosové karty, požadována licence na kryptografii. Povolení šifrování je nezbytné v případě, kdy se společnost nebo jednotlivec zabývá přenosem šifrovacích prostředků nebo přenosem bezpečných prostředků informačních a telekomunikačních systémů, stejně jako při přenosu prostředků pro výrobní klíče. V takových případech musíte mít oprávnění od FSB. Kryptografie má prostředky k klasifikaci informací pro účely státní bezpečnosti. K získání oprávnění k tomuto účelu je vyžadována každá entita nebo entita, která se zabývá šifrováním dat.

Olympijské hry

Pro mnohé se může zdát, že kryptografie je spíše složitá disciplína, kterou mohou pochopit pouze ti, kteří volí. Každoročně se však s podporou Akademie FSB Ruska koná meziregionální olympiáda matematiky a kryptografie. Mohou se na něm podílet školáci ve třídě 9-11 (8-11).

Olympiáda o kryptografii probíhá za účelem identifikace schopností a zájmu studentů o vědecké aktivity. Pomáhá rovněž vytvářet příznivé podmínky pro intelektuální rozvoj školáků. Vzhledem k tomu, že vysokoškolské instituce se často účastní kryptografické soutěže, je možné předem rozhodnout, kam jít po ukončení studia.

Existuje slavná fráze: "Kdo vlastní informace, vlastní svět." V dnešním světě turbulentních toků informací je obtížné najít potřebná data, ale je ještě obtížnější je skrýt. Kriptografie dnes je proto extrémně poptávaná a populární.