Информационный центр "Центральный Дом Знаний"
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0
|
История развития криптографииОГЛАВЛЕНИЕ: Введение……………………………………………………………………….с. 2 Теоретическая часть Основные понятия……………………………………………………….с. 3 Криптография в Древнем мире……………………………...………….с. 3 Криптография в средние века…………………………………………..с. 6 Криптография в эпоху Возрождения…………………………………..с. 8 Криптография в период с XVIII века до наших дней………………...с. 12 Заключение……………………………………………………………………с. 18 Практическая часть Общая характеристика задачи………………………………………..с. 19 Описание алгоритма решения задачи………………………………..с. 21 Список использованной литературы……………………………………….с. 26 ВВЕДЕНИЕ Решительно нет никакой возможности понять пути развития человеческого общества в отрыве от его жгучего стремления к тайнам. Политики и военные, священники и торговцы, писатели и ученые тысячелетиями развивали науку о секретах. Без тайн не может быть не только государства, но даже малой общности людей – без них нельзя выиграть сражение или выгодно продать товар, одолеть своих политических противников в жестокой борьбе за власть или сохранить первенство в технологии. Тайны составляют основу науки, техники и политики любой человеческой формации, являясь цементом государственности. Одним из величайших видов тайн является наука о шифрах или криптология. Изобретенная тысячелетия назад письменность обладает свойством вседоступности, в которой есть как плюсы, так и минусы. Мы обычно рады получить письмо от знакомых, но бываем не в восторге, заметив, что конверт вскрыт и с его содержимым кто-то ознакомился. Потому параллельно письменности, развивается секретное письмо – криптография. Актуальность темы моей курсовой работы заключается в том, что разработка, а также использование современных приложений криптографии невозможны без изучения ее основ, ее истории. Объектом изучения является процесс развития криптографии. В целях изучения этого процесса в теоретической части данной курсовой работы будет рассмотрена история криптографии начиная с Древнейших времен, заканчивая нашим временем. Тем самым будет показано, как с развитием человеческой цивилизации менялись методы засекречивания информации. В практической части данной курсовой работы будет решена задача с использованием табличного процессора MS Excel и встроенных в него функций. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Основные понятия В ходе эволюции человек учился защищаться от холода, голода, диких зверей и капризов погоды. На каком-то из этапов своего развития он понял важность своевременного получения достоверной и правильно отобранной информации. И, наконец, осознал необходимость информацию эту защищать. В условиях соперничества (военного, научного или коммерческого) знания существуют в двух формах — «у меня и у моего врага». И для того чтобы победить или хотя бы выжить, первую форму желательно довести до максимума, а вторую — до минимума. Защищая свою информацию, мы стремимся сохранить в тайне имеющийся у нас запас знаний, а рассекречивая чужую — увеличить этот запас за счет конкурентов. Криптография – способ изменения (закрытия) данных с целью сделать их непонятными для непосвященных лиц. Она возникла именно как практическая дисциплина, изучающая и развивающая способы шифрования сообщений, то есть при передачи сообщений не скрывать сам факт передачи, а сделать его недоступным посторонним. В переводе с греческого криптография означает тайнопись. Смысл этого термина и выражает основное предназначение криптографии – защитить и сохранить в тайне необходимую информацию. Криптография в Древнем мире. Человек – существо социальное, вот уже много тысячелетий он живет в обществе себе подобных. И вполне естественно, что одной из важнейших его способностей является умение общаться с другими людьми - передавать им сведения о том, что происходит в окружающем их мире. Речь - по праву считается одним из важнейших отличительных признаков, качественно выделяющих человечество из животного мира. Коммуникация в человеческом обществе узко избирательна. Мы разговариваем с разными людьми совершенно по-разному, и то, что сообщаем одним, стараемся скрыть от других. Именно поэтому с зарождением человеческой цивилизации возникло умение сообщать информацию одним людям так, чтобы она не становилась известной другим. До тех пока люди использовали для передачи сообщений исключительно голос и жесты, сделать это не составляло особого труда. Необходимо было только исключить присутствие в непосредственной близости от разговаривающих тех людей, для которых сообщаемые сведения не предназначены. Однако иногда внешние факторы накладывали на поведение собеседников ограничения, не позволявшие им укрыться от посторонних ушей и глаз для проведения конфиденциальной беседы. Для действия в подобных обстоятельствах сложилась система кодированных речью или жестами сообщений. Именно это положило начало развившемуся позже искусству тайно передавать сообщения. С возникновением письменности задача обеспечения секретности и подлинности передаваемых сообщений стала особенно актуальной. Точных дат и достоверных данных о тайнописи в древности никто не приводит. Известно, например, что в Древней Греции голову раба брили, писали на его голове, ждали, когда волосы вновь вырастут, после чего отправляли с поручением к адресату. Что и говорить, время было такое — расстояния большие, скорости малые, плюс-минус два месяца роли не играли. Знатокам поэзии хорошо известен такой довольно широко используемый в то время прием тайнописи, как акростих, в котором скрываемое сообщение образуют начальные буквы стихотворных строк. Необходимо отметить, что древности тайнопись считалась одним из 64-х искусств, которым следует владеть как мужчинам, так и женщинам. Сведения о способах шифрованного письма можно обнаружить уже в документах древних цивилизаций Индии, Египта, Месопотамии. Среди самых простых — иероглифическое письмо, написание знаков не по порядку, а вразброс по некоторому правилу. «Первое исторически достоверное применение технических средств шифровки приписывается древним грекам и датируется примерно V–VI веками до нашей эры. Таким техническим средством был специальный брусок, называемый «сцитал». Его оборачивали узкой полоской бумаги и писали сообщение вдоль бруска. Затем полоску снимали и отправляли адресату. Предполагалось, что прочесть сообщение, не зная толщины бруска, которая служила здесь ключом шифрования, было невозможно». Помимо этого в работе «Об обороне укрепленных мест» Эней описывает «книжный шифр» и способ перестановки букв в тексте по специальной таблице. Также существовала система шифрования, носившее название «квадрат Полибия», в которой каждая буква заменяется парой чисел — ее координатами в квадрате 5x5, куда предварительно в заранее заданном порядке вписаны буквы алфавита (табл. 1) Таблица 1. Квадрат Полибия 1 2 3 4 5 1 А В С D Е 2 F G Н I, J К 3 L М N О Р 4 Q R S Т U 5 V W X Y Z Уже тогда шифрованная переписка использовалась не только полководцами, но и церковью, и учеными. Жрецы шифровали тексты прорицателей, а ученые — свои открытия. Например, у Э. Шюре в книге «Великие посвященные» встречается фраза о том, что «с великим трудом и большой ценой добыл Платон один из манускриптов Пифагора, который никогда не записывал свое учение иначе, как тайными знаками и под различными символами». Классический пример с шифром Цезаря описан во всех учебниках по криптографии: не доверяя гонцам, Юлий Цезарь шифровал свои депеши, используя способ, который впоследствии получит название шифра прямой замены. В своих письмах он заменял каждую A на D, каждую B на E, и т. д. И его послание мог дешифровать только тот, кто знал правило «смещения на 3». Таким образом, к началу нашей эры люди знали о криптографии довольно много и использовали ее достаточно широко. Последующие 19 веков были потрачены на изобретение более или менее хитроумных способов шифрования, надежность которых во многом была призрачной и зависела, главным образом, от того, насколько им доверяли те, кто ими пользовался. Криптография в средние века. С упадком античной цивилизации и образованием в Европе варварских государств, криптография потеряла свои позиции. Грамотность в то время была крайне низка, поэтому зашифровывать сообщения не было необходимости. К тому же и самих письменных сообщений практически не было. Помимо вышеперечисленных причин, криптография находилась в упадке еще и потому, что в ней видели элементы колдовства. Иначе быть не могло, ведь криптографию в Европе изначально использовали для того, чтобы скрыть от любопытных глаз содержание документов, описывающих колдовские рецепты, заговоры, гадания и заклинания. Алхимики засекречивали с помощью шифров формулы «философского камня». В таких недоступных для посторонних областях, как астрология и алхимия, каждая планета и каждое химическое вещество обозначались как всем понятными знаками, так и схожими с криптографическими таинственными символами. В результате как заклинания и магические формулы вроде «абракадабры», так и зашифрованные письма походили с виду на чепуху, но в действительности имели глубокий смысл. Кроме того, многие люди, которые хвастались своим умением разгадывать шифры, в то же время хвастались умением слышать человеческие голоса, будучи глубоко под землей, или даром телепатии. Однако в арабском мире криптография не только не пришла в упадок, а продолжала развиваться, достигнув значительных успехов. Период расцвета арабских государств (VIII век н. э.) — поистине эпоха великих открытий в области криптографии. Не зря ведь слово «шифр», как и слово «цифра», имеет арабские корни. В появившейся в 855 году арабской «Книге о стремлении человека разгадать загадки древней письменности» описываются различные системы защиты информации, в том числе и несколько классических шифралфавитов. «Один такой шифроалфавит, называвшийся «дауди» (по имени израильского царя Давида), использовался для зашифрования трактатов по черной магии. Он был составлен из видоизмененных букв древнееврейского алфавита. Другой – сохранился до более позднего времени: в 1775 г. он был использован в письме шпиона, направленном регенту Алжира». «В 1412 году на свет появляется произведение Шехаба Калкашанди — 14-томная «Энциклопедия всех наук», содержащая и сведения о методах засекречивания переписки. Раздел под общим заголовком «Относительно сокрытия в буквах тайных сообщений» состоял из двух частей: одна касалась символических действий, намеков и иносказаний, во второй описывались симпатические чернила и криптология. Здесь не только впервые подробно рассказывалось о шифрах перестановок и шифрах замены, но и упоминался шифр, использующий несколько замен букв открытого текста. Но не этим известна книга. Все остальное затмевается первым в истории описанием криптоанализа на основе частоты появления знаков в исходном и шифрованном текстах. Автор даже приводит список букв арабского алфавита с указанием частоты их встречаемости в текстах Корана. Уже тогда частотный анализ сообщения позволял достаточно просто раскрывать шифры простой подстановки». История умалчивает о том, в какой степени арабы использовали свои блестящие криптоаналитические способности, продемонстрированные Калкашанди, для вскрытия военных и дипломатических криптограмм. Однако совершенно ясно одно, что вскоре эти познания были забыты. Иначе как можно объяснить исторический курьез, произошедший почти 300 лет спустя. Так в 1600 г. марокканский султан направил в Англию посольство, глава которого вскоре отослал на родину сообщение, зашифрованное шифром простой замены. Письмо это каким-то образом попало в руки одного араба. Он был, возможно, умным человеком, но, к сожалению, ничего не знал о великом арабском наследии в области криптоанализа. Свидетельством тому – памятная записка, в которой он написал – «…Прошло примерно 15 лет, пока не наступило то время, когда Аллах позволил мне понять эти знаки…» Подобную задачу Калкашанди решил бы за несколько часов. Криптография в эпоху Возрождения. В эпоху Возрождения, во времена расцвета наук и ремесел в итальянских городах-государствах, шифры стали широко применяться учеными для защиты приоритета научных открытий. Интересно, что в то время, когда простые люди шифрование считали колдовством и ведьмачеством, основные работы в области криптографии и криптоанализа выполнялись в лоне католической церкви. В XIV веке на свет появляется книга Чикко Симонетти, сотрудника папской канцелярии. В этой книге он описывает шифры замены, в которых, для выравнивания частоты встречаемости букв в шифртексте, гласным буквам ставится в соответствие не один знак, а несколько. Здесь же впервые встречается описание так называемого «лозунгового» шифра, в котором правило замены букв определяется следующим образом: под алфавитом пишется ключевая фраза — лозунг, а затем буквы, которые в лозунге не встречаются. Век спустя Габриэль де Лавинд, секретарь папы Клементия XII, пишет книгу «Трактат о шифрах», в которой дает описание нового типа шифра, предполагающего замену букв несколькими символами, количество которых пропорционально встречаемости букв в открытом тексте. При этом имена, должности, географические названия рекомендуется заменять специальными знаками. Это был самый ранний образец номенклатора — гибридной системы шифрования, которой в последующие 450 лет суждено было распространиться по всей Европе. «В 1466 году опять-таки в папскую канцелярию представляется трактат о шифрах архитектора и философа Леона Альберти, где предлагается способ маскировки сообщения в некотором безобидном вспомогательном тексте. Здесь же Альберти предлагает свой собственный шифр с нескромным названием «шифр королей». По сути, Альберти придумал многоалфавитную замену — новый вид шифрования, используемый в большинстве современных шифрсистем». Такие многоалфавитные шифры явились большим шагом вперед, но на практике не использовались в течение более четырех столетий. Это можно объяснит тем, что многоалфавитная замена по сравнению с номенклатором отнимала слишком много времени, а «незначительная» ошибка при письме (пропуск буквы) приводила к таким искажениям, что получателю сообщения было не суждено расшифровать даже при наличии верного ключа. Позже, значительно опередив свое время, Альберти изобрел код с перешифровкой, который стал широко применяться в странах Европы лишь 400 лет спустя. Вторым отцом современной криптологии, по мнению многих историков, считается Иоганн Трисемус, аббат из Германии. В 1508 году он написал "Полиграфию", первую печатную работу по криптологии, в которой систематически описал применение шифрующих таблиц, заполненных алфавитом в случайном порядке. Для получения такого шифра обычно использовались ключевое слово или фраза и таблица, которая для русского языка может иметь размер 5 х 6. Ключевое слово вписывалось в таблицу по строкам, а повторяющиеся буквы отбрасывались. Таблица дозаполнялась не вошедшими в нее буквами алфавита по порядку. Поскольку ключевое слово легко хранить в памяти, то такой подход упрощал процессы шифрования и дешифрования. Такие табличные шифры называются монограммными, так как шифрование ведется по одной букве. Трисемус первым заметил, что можно шифровать сразу по две буквы. Такие шифры были названы биграммными. Шифрование биграммами резко усилило стойкость шифров к вскрытию. В России, хотя тайнопись использовалась уже в XII–XIII веках, официальной датой появления криптографической службы считается 1549 год (царствование Ивана IV), а именно образование «посольского приказа», при котором имелось «цифирное отделение». Шифры использовались такие же, как на западе — значковые, замены, перестановки. Петр I позднее полностью реорганизовал криптографическую службу, создав Посольскую канцелярию. В это время появляются специальные коды для шифрования — «цифирные азбуки». XVII век вошел в историю криптоанализа как эра «черных кабинетов» (рис.1). Рис. 1. «Черный Кабинет» В это время в Англии Оливер Кромвель создает «Интеллидженс сервис», в состав которой входит подразделение по дешифровке. Во Франции при Людовике XIV по предложению кардинала Ришелье было создано дешифровальное отделение, которое возглавил Антуан Россиньоль, автор дипломатического шифра, представляющий собой слогово-словарный код на 600 компонентов. Этот шифр французская армия будет использовать более ста лет. Даже Наполеон во время своих походов использовал шифры, являющиеся упрощенными вариантами шифра Россиньоля. Кроме того, известен «шифр Ришелье» — при его использовании текст сообщения разбивается на отрезки, буквы которых переставляются в пределенном порядке. В России «черные кабинеты» действовали со времен правления императрицы Елизаветы. Они размещались в почтовых отделениях. В число их сотрудников входили специалисты по вскрытию конвертов и подделке печатей, переводчики и дешифровальщики. Особо стоит уделить вниманию «черному кабинету», действующему в Вене, ведь он считались самыми лучшими в мире. Ежедневно в семь утра туда привозили почту, которая должна была утром доставляться иностранным посольствам в Вене. Письма вскрывали, растапливая печати, отмечали порядок страниц и передавали помощнику директора. Наиболее важные документы переписывались. Для экономии времени длинные письма читались вслух и записывались одновременно несколькими стенографистами. После копирования письма укладывались обратно в конверты, опечатывались поддельными печатями и уже к половине десятого утра возвращались на почту. Скопированный материал попадал на стол к директору «черного кабинета», который отбирал особо интересную информацию и направлял ее ко двору, полицейским чиновникам, дипломатам и военачальникам. В штате венского «черного кабинета» работали переводчики со всех европейских языков, а когда появлялась потребность в новом языке, один из них срочно его выучивал. Если попадались шифровки, их подвергали криптоанализу. Шифры того времени представляют собой, в основном, коды различной степени сложности. «В конце XVII века становится все понятно, что защита информации — не столько искусство сочинения и отгадывания изощренных шифров, сколько точная наука. Все заметнее переход криптографии из области черной магии в область чистой математики. Мы почти ничего не знаем о том, занимались ли ведущие математики того времени проблемами шифрования и дешифрования, но есть данные, что некоторые из них владели криптографией. Среди них Блез Паскаль, сделавший ряд открытий в области комбинаторики и создавший метод индуктивного доказательства; Исаак Ньютон и Готфрид Лейбниц, разработавшие дифференциальное и интегральное исчисление. Знаменитый английский философ Ф. Бекон предложил идею двоичного кодирования. Леонард Эйлер вел обширные исследования по перечислению и построению латинских квадратов, т. е. шифров многоалфавитной замены»(......) |
Loading
|
Скачать работу "История развития криптографии"