Mula pa noong una, ang mga cipher ay ginamit upang itago ang mga lihim. Ang isa sa mga pinaka sinaunang cipher system, impormasyon tungkol sa kung aling kasaysayan ang dinala sa atin, ay gumagala. Ginamit ito ng mga sinaunang Greeks hanggang noong ika-5 siglo BC. Noong mga panahong iyon, ang Sparta, na suportado ng Persia, ay nagpasimula ng giyera laban sa Athens. Ang heneral ng Spartan na si Lysander ay nagsimulang maghinala sa mga Persian sa isang dobleng laro. Kailangan niya ng agarang tunay na impormasyon tungkol sa kanilang hangarin. Sa pinakah kritikal na sandali, dumating ang isang alipin ng messenger mula sa kampo ng Persia na may dalang isang opisyal na liham. Matapos basahin ang liham, humingi si Lysander ng sinturon mula sa messenger. Ito ay lumabas na sa sinturon na ito isang matapat na kaibigan (ngayon sasabihin namin na "lihim na ahente") Si Lysandra ay nagsulat ng isang naka-encrypt na mensahe. Sa sinturon ng messenger, iba't ibang mga titik ang nakasulat na nagkagulo, na hindi naidagdag sa anumang mga salita. Bukod dito, ang mga titik ay isinulat hindi sa baywang, ngunit sa kabuuan. Kumuha si Lysander ng isang kahoy na silindro ng isang tiyak na diameter (libot), sinaktan ang sinturon ng messenger sa paligid nito sa isang paraan na ang mga gilid ng sinturon ay lumiliko, at ang mensahe na hinihintay niya ay nakalinya sa sinturon kasama ang generatrix ng silindro Ito ay naka-plano na ang mga Persiano na hampasin ang mga Sparta ng sorpresa na ulos sa likuran at pumatay sa mga tagasuporta ni Lysander. Natanggap ang mensaheng ito, hindi inaasahan at lihim na lumapag si Lysander malapit sa lokasyon ng mga tropang Persian at sa isang biglaang suntok ay natalo sila. Ito ay isa sa mga unang kilalang kaso sa kasaysayan kung saan ang isang mensahe ng cipher ay gampanan ang isang napakahalagang papel.
Ito ay isang permutation cipher, ang teksto ng cipher na binubuo ng mga titik na plaintext na inayos ayon sa isang tiyak, ngunit hindi alam ng mga tagalabas, batas. Ang cipher system dito ay ang permutasyon ng mga letra, ang mga aksyon ay ang paikot-ikot na sinturon sa paligid ng paggala. Ang cipher key ay ang diameter ng pagala. Malinaw na ang nagpadala at tatanggap ng mensahe ay dapat may mga lubid na may parehong diameter. Ito ay tumutugma sa patakaran na ang key ng pag-encrypt ay dapat na kilala sa parehong nagpadala at tatanggap. Ang pamamasyal ay ang pinakasimpleng uri ng cipher. Sapat na upang kunin ang maraming mga paggala ng iba't ibang mga diameter, at pagkatapos ng paikot-ikot na sinturon sa isa sa kanila, lilitaw ang payak na teksto. Ang sistemang pag-encrypt na ito ay na-decrypt noong sinaunang panahon. Ang sinturon ay sugat sa isang alimusod na gumagala na may isang maliit na taper. Kung saan ang cross-sectional diameter ng conical skitala ay malapit sa diameter na ginamit para sa pag-encrypt, ang mensahe ay bahagyang nabasa, pagkatapos na ang sinturon ay sugat sa paligid ng skitala ng kinakailangang diameter.
Si Julius Caesar ay malawakang gumamit ng mga cipher ng ibang uri (kapalit na mga cipher), na kahit na itinuturing na imbentor ng isa sa mga cipher na ito. Ang ideya ng cipher ng cesar ay sa papel (papyrus o pergamino) dalawang alpabeto ng wika kung saan isusulat ang mensahe ay nakasulat sa ilalim ng isa pa. Gayunpaman, ang pangalawang alpabeto ay nakasulat sa ilalim ng una na may isang tiyak (alam lamang sa nagpadala at tatanggap, paglilipat). Para sa cipher ng Cesar, ang paglilipat na ito ay katumbas ng tatlong posisyon. Sa halip na kaukulang titik na plaintext, na kinuha mula sa unang (itaas) na alpabeto, ang mas mababang character ng alpabeto sa ilalim ng liham na ito ay nakasulat sa mensahe (ciphertext). Naturally, ngayon tulad ng isang cipher system ay maaaring madaling masira kahit na sa pamamagitan ng isang karaniwang tao, ngunit sa oras na iyon ang cipher ng Cesar ay itinuring na hindi masira.
Ang isang medyo mas kumplikadong cipher ay naimbento ng mga sinaunang Greek. Isinulat nila ang alpabeto sa anyo ng isang 5 x 5 na talahanayan, tinukoy ang mga hilera at haligi na may mga simbolo (iyon ay, binilang nila ang mga ito) at nagsulat ng dalawang simbolo sa halip na isang simpleng titik. Kung ang mga character na ito ay ibinibigay sa isang mensahe bilang isang solong bloke, pagkatapos ay may mga maikling mensahe para sa isang tukoy na talahanayan, tulad ng isang cipher ay napaka matatag, kahit na ayon sa mga modernong konsepto. Ang ideyang ito, na halos dalawang libong taong gulang, ay ginamit sa mga kumplikadong cipher noong Unang Digmaang Pandaigdig.
Ang pagbagsak ng Roman Empire ay sinamahan ng pagbaba ng cryptography. Ang kasaysayan ay hindi nag-iingat ng anumang makabuluhang impormasyon tungkol sa pag-unlad at aplikasyon ng cryptography sa maaga at gitnang Middle Ages. At isang libong taon lamang ang lumipas, ang cryptography ay muling binubuhay sa Europa. Ang ikalabing-anim na siglo sa Italya ay isang siglo ng intriga, sabwatan at kaguluhan. Ang mga pamilya ng Borgia at Medici ay nakikipaglaban para sa kapangyarihang pampulitika at pampinansyal. Sa ganitong kapaligiran, ang mga cipher at code ay naging mahalaga.
Noong 1518, si Abbot Trithemius, isang monghe ng Benedictine na naninirahan sa Alemanya, ay naglathala ng isang libro sa Latin na tinatawag na Polygraphy. Ito ang unang aklat sa sining ng cryptography at hindi nagtagal ay isinalin sa Pranses at Aleman.
Noong 1556, ang doktor at dalub-agbilang mula sa Milan Girolamo Cardano ay naglathala ng isang akdang naglalarawan sa sistema ng pag-encrypt na naimbento niya, na bumaba sa kasaysayan bilang "Cardano Lattice". Ito ay isang piraso ng matapang na karton na may mga butas na hiwa sa random na pagkakasunud-sunod. Ang latano ng Cardano ay ang unang aplikasyon ng permutation cipher.
Ito ay itinuturing na isang ganap na malakas na cipher kahit na sa ikalawang kalahati ng huling siglo, na may sapat na mataas na antas ng pag-unlad ng matematika. Sa gayon, sa nobela ni Jules Verne "Mathias Sandor", bumubuo ang mga dramatikong kaganapan sa paligid ng isang sulat na cipher na ipinadala gamit ang isang kalapati, ngunit hindi sinasadyang nahulog sa mga kamay ng isang kaaway sa politika. Upang mabasa ang liham na ito, nagpunta siya sa may-akda ng liham bilang isang lingkod upang makahanap ng isang cipher grid sa kanyang bahay. Sa nobela, walang may ideya na subukang i-decrypt ang isang liham nang walang susi, batay lamang sa kaalaman sa inilapat na cipher system. Sa pamamagitan ng paraan, ang naharang na sulat ay tila isang talahanayan ng 6 x 6 na titik, na kung saan ay isang malaking error ng naka-encrypt. Kung ang parehong titik ay nakasulat sa isang string na walang mga puwang at ang kabuuang bilang ng mga titik sa tulong ng pagdaragdag ay hindi 36, ang decryptor ay kailangan pa ring subukan ang mga pagpapalagay tungkol sa ginamit na system ng pag-encrypt.
Maaari mong bilangin ang bilang ng mga pagpipilian sa pag-encrypt na ibinigay ng 6 x 6 Cardano lattice. Ang pag-decipher ng gayong lattice sa loob ng maraming sampu-sampung milyong mga taon! Ang pag-imbento ni Cardano ay pinatunayan na napakahusay. Batay dito, sa panahon ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig, nilikha ang isa sa pinaka matibay na mga cipher ng naval sa Great Britain.
Gayunpaman, sa ngayon, ang mga pamamaraan ay nabuo na nagpapahintulot, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, na mabilis na maunawaan ang naturang system.
Ang kawalan ng sala-sala na ito ay ang pangangailangan na mapagkakatiwalaan na itago ang sala-sala mismo mula sa mga hindi kilalang tao. Bagaman sa ilang mga kaso posible na matandaan ang lokasyon ng mga puwang at ang pagkakasunud-sunod ng kanilang pagnunumero, ipinapakita ng karanasan na ang memorya ng isang tao, lalo na kapag ang system ay bihirang gamitin, ay hindi maaasahan. Sa nobelang "Matthias Sandor" ang paglipat ng rehas na bakal sa mga kamay ng kaaway ay may pinaka-kalunus-lunos na kahihinatnan para sa may-akda ng liham at para sa buong rebolusyonaryong organisasyon kung saan siya ay miyembro. Samakatuwid, sa ilang mga kaso, hindi gaanong malakas, ngunit mas simpleng mga system ng pag-encrypt na madaling mabawi mula sa memorya ay maaaring mas gusto.
Dalawang tao ang maaaring makakuha ng pamagat ng "ama ng modernong cryptography" na may pantay na tagumpay. Ang mga ito ay ang Italyano na si Giovanni Battista Porta at ang Pranses na si Blaise de Vigenère.
Noong 1565, si Giovanni Porta, isang dalub-agbilang mula sa Naples, ay naglathala ng isang sistemang cipher na nakabatay sa pagpapalit na pinapayagan ang anumang karakter na plaintext na mapalitan ng isang cipher letter sa labing-isang paraan. Para sa mga ito, 11 mga cipher alphabet ang kinuha, bawat isa sa kanila ay kinilala ng isang pares ng mga titik na tumutukoy kung aling alpabeto ang dapat gamitin upang palitan ang titik na titik ng isang alpabetong cipher. Kapag gumagamit ng Mga port ng cipher alphabet, bilang karagdagan sa pagkakaroon ng 11 mga alpabeto, kailangan mo ring magkaroon ng isang keyword na tumutukoy sa kaukulang alpabeto ng cipher sa bawat hakbang sa pag-encrypt.
Ang mesa ni Giovanni Porta
Karaniwan ang ciphertext sa mensahe ay nakasulat sa isang piraso. Sa mga linya ng panteknikal na komunikasyon, karaniwang ipinapadala ito sa anyo ng limang pangkat na pangkat, na pinaghiwalay sa bawat isa ng isang puwang, sampung pangkat bawat linya.
Ang sistema ng Ports ay may napakataas na tibay, lalo na kapag pumipili at sumusulat ng mga alpabeto nang sapalaran, kahit na ayon sa modernong pamantayan. Ngunit mayroon din itong mga dehado: ang parehong mga sulat ay dapat magkaroon ng masalimuot na mga talahanayan na dapat itago mula sa mga mata na nakakulit. Bilang karagdagan, kailangan mong sumang-ayon sa anumang paraan sa isang keyword, na dapat ding maging lihim.
Ang mga problemang ito ay nalutas ng diplomat na si Vigenère. Sa Roma, naging pamilyar siya sa mga gawa nina Trithemius at Cardano, at noong 1585 nai-publish niya ang kanyang akdang "A Treatise on Ciphers." Tulad ng pamamaraang Ports, ang pamamaraan ng Vigenère ay batay sa mesa. Ang pangunahing bentahe ng pamamaraang Vigenere ay ang pagiging simple nito. Tulad ng sistema ng Ports, ang sistema ng Vigenère ay nangangailangan ng isang keyword (o parirala) para sa pag-encrypt, na tinutukoy ng mga titik kung alin sa 26 na mga cipher na alpabeto ang bawat tukoy na titik ng plaintext na ma-encrypt ng. Tinutukoy ng key text letter ang haligi, ibig sabihin tukoy na alpabeto ng cipher. Ang titik ng mismong ciphertext ay nasa loob ng talahanayan na tumutugma sa titik ng plaintext. Gumagamit lamang ang Vigenere system ng 26 cipherfats at mas mababa ang lakas sa system ng Ports. Ngunit ang talahanayan ng Vigenere ay madaling ibalik mula sa memorya bago ang pag-encrypt, at pagkatapos ay sirain. Ang katatagan ng system ay maaaring dagdagan sa pamamagitan ng pagsang-ayon hindi sa isang pangunahing salita, ngunit sa isang mahabang pangunahing parirala, kung gayon ang panahon ng paggamit ng mga cipher alphabet ay magiging mas mahirap matukoy.
Vigenère cipher
Ang lahat ng mga sistema ng pag-encrypt bago ang ikadalawampu siglo ay manu-manong. Na may isang mababang intensity ng exchange ng cipher, ito ay hindi isang kawalan. Nagbago ang lahat sa pagdating ng telegrapo at radyo. Sa pagtaas ng tindi ng pagpapalitan ng mga mensahe ng cipher sa pamamagitan ng panteknikal na paraan ng komunikasyon, ang pag-access ng mga hindi awtorisadong tao sa mga naihatid na mensahe ay naging mas madali. Mga kinakailangan para sa pagiging kumplikado ng mga cipher, ang bilis ng pag-encrypt (decryption) ng impormasyon ay tumaas nang kapansin-pansing. Ito ay naging kinakailangan upang gawing mekanismo ang gawaing ito.
Matapos ang Unang Digmaang Pandaigdig, ang negosyo ng pag-encrypt ay nagsimulang umunlad nang mabilis. Ang mga bagong sistema ng pag-encrypt ay nabubuo, ang mga makina ay naimbento na nagpapabilis sa proseso ng pag-encrypt (decryption). Ang pinakatanyag ay ang mechanical cipher machine na "Hagelin". Ang kumpanya para sa paggawa ng mga machine na ito ay itinatag ng Swede Boris Hagelin at mayroon pa rin hanggang ngayon. Ang Hagelin ay siksik, madaling gamitin, at nagbigay ng mataas na lakas ng cipher. Ang cipher machine na ito ay nagpatupad ng kapalit na prinsipyo, at ang bilang ng mga cipher alphabet na ginamit ay lumampas sa system ng Ports, at ang paglipat mula sa isang alpabeto na cipher patungo sa isa pa ay isinasagawa sa isang pseudo-random na paraan.
Car Hagellin C-48
Sa teknolohikal, ang pagpapatakbo ng makina ay ginamit ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng pagdaragdag ng mga machine at mekanikal na awtomatikong makina. Nang maglaon, ang makina na ito ay sumailalim sa mga pagpapabuti, kapwa matematiko at mekanikal. Ito ay makabuluhang tumaas ang tibay at kakayahang magamit ng system. Ang sistema ay naging matagumpay na sa panahon ng paglipat sa teknolohiya ng computer, ang mga prinsipyong inilatag sa Hagelin ay na-modelo sa elektronikong paraan.
Ang isa pang pagpipilian para sa pagpapatupad ng kapalit na cipher ay mga disk machine, na mula sa kanilang pagsisimula ay electromekanical. Ang punong aparato ng pag-encrypt sa kotse ay isang hanay ng mga disk (mula 3 hanggang 6 na piraso), na naka-mount sa isang axis, ngunit hindi mahigpit, at sa paraang maaaring paikutin ng mga disk ang axis nang nakapag-iisa sa isa't isa. Ang disc ay may dalawang base, gawa sa bakelite, kung saan ang mga terminal ng contact ay pinindot alinsunod sa bilang ng mga titik ng alpabeto. Sa kasong ito, ang mga contact ng isang base ay nakakonekta sa kuryente sa loob ng mga contact ng ibang base nang pares sa isang di-makatwirang pamamaraan. Ang mga contact na output ng bawat disk, maliban sa huling isa, ay konektado sa pamamagitan ng mga nakapirming mga plate ng contact sa mga input ng contact ng susunod na disk. Bilang karagdagan, ang bawat disk ay may isang flange na may mga protrusion at depressions, na magkasama na natutukoy ang likas na katangian ng hakbang na paggalaw ng bawat disk sa bawat siklo ng pag-encrypt. Sa bawat pag-ikot ng orasan, ang pag-encrypt ay isinasagawa sa pamamagitan ng pag-pulse ng boltahe sa pamamagitan ng input na contact ng switching system na naaayon sa liham na plaintext. Sa output ng switching system, lilitaw ang boltahe sa contact, na tumutugma sa kasalukuyang titik ng ciphertext. Matapos makumpleto ang isang pag-ikot ng pag-encrypt, ang mga disk ay paikutin nang nakapag-iisa sa isa't isa sa pamamagitan ng isa o maraming mga hakbang (sa kasong ito, ang ilang mga disk ay maaaring maging ganap na walang ginagawa sa bawat hakbang). Ang batas ng paggalaw ay natutukoy ng pagsasaayos ng mga disc flanges at maaaring maituring na pseudo-random. Ang mga makina na ito ay laganap, at ang mga ideya sa likuran nila ay naka-modelo din sa elektronikong panahon ng pag-usbong ng panahon ng elektronikong computing. Ang lakas ng mga cipher na ginawa ng mga naturang makina ay iba ring mataas.
Sa panahon ng World War II, ang Enigma disk machine ay ginamit upang i-encrypt ang pagsusulat ni Hitler kay Rommel. Ang isa sa mga sasakyan ay nahulog sa kamay ng British intelligence sa loob ng maikling panahon. Ang pagkakaroon ng eksaktong kopya nito, nagawang i-decrypt ng British ang lihim na pagsusulatan.
Ang sumusunod na katanungan ay may kaugnayan: posible bang lumikha ng isang ganap na malakas na cipher, ibig sabihin isa na hindi maipakita kahit panteorya. Ang ama ng cybernetics na si Norbert Wiener, ay nagtalo: "Ang anumang sapat na mahabang piraso ng ciphertext ay maaaring palaging ma-decrypt, sa kondisyon na ang kalaban ay may sapat na oras para dito … Ang anumang cipher ay maaaring mai-decrypt kung mayroon lamang isang kagyat na pangangailangan para dito at ang impormasyon na dapat makuha ay nagkakahalaga ng gastos. paraan ng pagsisikap at oras ". Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang cipher na nabuo alinsunod sa anumang tumpak at hindi malinaw na tinukoy na algorithm, gaano man kahirap ito, kung gayon ito talaga ang kaso.
Gayunpaman, ipinakita ng dalubhasang Amerikanong dalub-agbilang at dalubhasa sa impormasyon na si Claude Shannon na maaaring malikha ang isang ganap na malakas na cipher. Sa parehong oras, walang praktikal na pagkakaiba sa pagitan ng isang ganap na malakas na cipher at ang tinaguriang mga praktikal na cipher ng lakas (ipinatupad gamit ang espesyal na binuo mga kumplikadong algorithm). Ang isang ganap na malakas na cipher ay dapat na mabuo at magamit tulad ng sumusunod:
- ang cipher ay nabuo na hindi gumagamit ng anumang algorithm, ngunit sa isang ganap na random na paraan (pagkahagis ng isang barya, pagbubukas ng isang card nang sapalaran mula sa isang mahusay na halo-halong deck, na bumubuo ng isang pagkakasunud-sunod ng mga random na numero ng isang random number generator sa isang ingode diode, atbp.);
- ang haba ng ciphertext ay hindi dapat lumagpas sa haba ng nabuong cipher, ibig sabihin isang character na cipher ang gagamitin upang i-encrypt ang isang character ng plaintext.
Naturally, sa kasong ito ang lahat ng mga kundisyon para sa tamang paghawak ng mga cipher ay dapat matupad at, higit sa lahat, ang teksto ay hindi maaaring muling nai-encrypt ng isang cipher na ginamit nang isang beses.
Ganap na malakas na cipher ay ginagamit sa mga kaso kung saan ang ganap na imposible ng decryption ng kaaway ng pagsusulatan ay dapat na garantisado. Sa partikular, ang mga naturang cipher ay ginagamit ng mga iligal na ahente na nagpapatakbo sa teritoryo ng kaaway at gumagamit ng mga tala ng cipher. Ang notebook ay binubuo ng mga pahina na may mga haligi ng mga numero, pinili nang sapalaran at tinatawag na isang block cipher.
Ang mga pamamaraan ng pag-encrypt ay magkakaiba, ngunit ang isa sa pinakasimpleng ay ang sumusunod. Ang mga titik ng alpabeto ay may bilang na dalawang-digit na numero A - 01, B - 02 … Z - 32. Kung gayon ang mensahe na "Handa nang makilala" ay ganito:
payak na teksto - HANDANG MAKITA;
buksan ang digital na teksto - 0415191503 11 03181917062406;
block cipher - 1123583145 94 37074189752975;
ciphertext - 1538674646 05 30155096714371.
Sa kasong ito, ang ciphertext ay nakuha ng numerong pagdaragdag ng payak na digital na teksto at ang block cipher modulo 10 (ibig sabihin, ang transfer unit, kung mayroon man, ay hindi isinasaalang-alang). Ang ciphertext na inilaan para sa paghahatid sa pamamagitan ng panteknikal na paraan ng komunikasyon ay may anyo ng limang-digit na mga pangkat, sa kasong ito dapat itong magmukhang: 15386 74648 05301 5509671437 16389 (ang huling 4 na digit ay idinagdag na arbitraryo at hindi isinasaalang-alang). Naturally, kinakailangan upang abisuhan ang tatanggap kung aling pahina ng cipher notebook ang ginagamit. Ginagawa ito sa isang paunang natukoy na lugar sa payak na teksto (sa mga numero). Pagkatapos ng pag-encrypt, ang ginamit na pahina ng cipherpad ay napunit at nawasak. Kapag na-decrypt ang natanggap na cryptogram, ang parehong cipher ay dapat na ibawas modulo 10 mula sa ciphertext. Naturally, ang nasabing isang notebook ay dapat itago nang napakahusay at lihim, dahil ang mismong katotohanan ng pagkakaroon nito, kung nalalaman ito ng kaaway, nangangahulugang pagkabigo ng ahente.
Ang pagdating ng mga elektronikong aparato sa computing, lalo na ang mga personal na computer, ay minarkahan ng isang bagong panahon sa pagbuo ng cryptography. Kabilang sa maraming mga pakinabang ng mga aparatong uri ng computer, mapapansin ang sumusunod:
a) pambihirang mataas na bilis ng pagproseso ng impormasyon, b) ang kakayahang mabilis na ipasok at i-encrypt ang isang dating handa na teksto, c) ang posibilidad ng paggamit ng mga kumplikado at lubos na malakas na mga encrypt algorithm, d) mahusay na pagiging tugma sa mga modernong pasilidad sa komunikasyon, e) mabilis na pagpapakita ng teksto na may kakayahang mabilis na mai-print o burahin ito, f) ang kakayahang magkaroon sa isang computer ng iba't ibang mga programa ng pag-encrypt na may pag-block sa pag-access sa kanila
mga hindi awtorisadong tao na gumagamit ng isang sistema ng password o panloob na proteksyon sa crypto, g) ang pagiging pangkalahatan ng naka-encrypt na materyal (ibig sabihin, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang isang computer na naka-encrypt na algorithm ay maaaring naka-encrypt hindi lamang impormasyon sa alphanumeric, kundi pati na rin ang mga pag-uusap sa telepono, mga dokumento ng potograpiya at mga materyal sa video).
Gayunpaman, dapat pansinin na sa pag-aayos ng proteksyon ng impormasyon sa panahon ng pag-unlad, imbakan, paghahatid at pagproseso, isang sistematikong diskarte ang dapat sundin. Maraming mga posibleng paraan ng pagtulo ng impormasyon, at kahit na ang mahusay na proteksyon ng crypto ay hindi ginagarantiyahan ang seguridad nito maliban kung ang ibang mga hakbang ay gagawin upang maprotektahan ito.
Mga Sanggunian:
Adamenko M. Mga pundasyon ng klasikal na cryptology. Mga lihim ng mga cipher at code. M.: DMK press, 2012 S. 67-69, 143, 233-236.
Simon S. Ang Aklat ng mga Cipher. M.: Avanta +, 2009 S. 18-19, 67, 103, 328-329, 361, 425.
