Древний период. Криптография возникла вместе с письменностью (в 4-м тысячелетии до н.э.). В исторических документах древних цивилизаций Индии, Египта, Месопотамии имеются сведения о системах и способах составления шифрованного письма. Так, в древнеиндийских рукописях содержится изложение 64-х способов преобразования текста. Среди них написание знаков не по порядку, а вразброс по некоторому правилу. Приведена система замены букв. Упоминается, что тайнопись является одним их 64-х искусств, которым следует владеть как мужчинам, так и женщинам.
Более достоверные сведения о применяемых шифрах относятся к периоду возникновения государств др. Греции. В Спарте в 5-6 в. до н.э. существовала хорошо развитая криптография, к этому времени относятся описания различных способов шифрования ("квадрат Полибия", шифр Цезаря), приборов для шифрования (Сцитала, таблица Энея).
Потребителями криптографии в этот период являются административная и религиозная власть. Жрецы хранят тексты прорицателей в зашифрованном виде.
Пифагор записывает свое эзотерическое учение тайными знаками и под различными символами. Платону принадлежит метод доказательства "от противного", а Аристотель заложил основы теории логического вывода и теории доказательств. Аристотелю приписывается метод дешифрования шифра Сцитала.
Арабский мир. В период расцвета арабских государств (8 в.) криптография получила новое развитие. Слово "шифр" арабского происхождения, так же как и слово "цифра". Появляется "Книга о большом стремлении человека разгадать загадки древней письменности", в которой приводятся описания систем шифров, в том числе и с применением нескольких шифралфавитов. В 15 в. издается 14-томная энциклопедия, в ней содержится раздел о криптографии, в котором приводятся описания всех известных способов шифрования. В этом разделе имеется упоминание о криптоанализе системы шифра, который основан на частотных характеристиках открытого и шифрованного текста. Приводится частота встречаемости букв арабского языка на основе изучения текста Корана.
Эпоха Возрождения (14-16 вв.). В эпоху Возрождения в итальянских городах-государствах стали расцветать науки и ремесла. Шифры применяются не только государственной или церковной властью, но и учеными для защиты приоритета научных открытий.
В 14 в. описываются шифры замены, в которых гласным буквам ставятся в соответствие несколько знаков с целью выравнивания частот букв в шифртексте. В 15 в. дается описание шифра пропорциональной замены: замена букв несколькими символами, пропорционально встречаемости букв в открытом тексте. Дается рекомендация заменять имена, должности, географические названия специальными знаками. В Милане применяется шифр («Миланский ключ»), представляющий собой значковый шифр пропорциональной замены.
В 15 в. рассматривается маскировка открытого текста в некотором вспомогательном тексте. Альберти разрабатывает шифровальный диск, реализующий многоалфавитный шифр, в котором используется несколько замен в соответствии с ключом. Позднее Альберти изобрел код с перешифровкой, но данный тип шифра стал применяться в странах Европы лишь 400 лет спустя.
В 16 в. Иоганнес Тритемий (Германия) издает первую печатную книгу ("Полиграфия") по криптографии.
В начале 16 в. в Италии изобретен код, в котором заменяются буквы, слоги, слова и целые фразы.
Следующий шаг в развитии криптографии: в 16 в. в Италии дается описание биграммного шифра, в котором осуществляется замена пар букв. Примерно в то же время итальянский математик и философ Джероламо Кардано предложил использовать открытый текст в качестве ключа. Также Кардано дает "доказательство" стойкости шифров, основанное на подсчете числа ключей.
Итак, в эпоху возрождения осознаются слабости шифров простой замены, возникают шифры многозначной замены, многоалфавитные шифры.
17-18 вв. 17 в. называют эрой "черных кабинетов", поскольку в этот период создаются дешифровальные службы (в Англии, Франции, Германии). Дешифровальные подразделения становятся обычным делом.
Франция, доктрина Антуана Россиньольа: стойкость военного шифра должна быть такой, чтобы обеспечить секретность донесения в течение срока, необходимого для выполнения приказа. Стойкость дипломатического шифра должна обеспечивать секретность в течение нескольких десятков лет. «Шифр Ришелье»: шифр перестановки, при котором открытый текст разбивается на отрезки, а внутри каждого отрезка буквы переставляются в соответствии с фиксированной перестановкой.
Основным средством для шифрования становятся коды.
19 в. Изобретение телеграфа оказало существенное влияние на криптографию. Сразу же был опубликован коммерческий код под названием "Словарь для тайной корреспонденции; приспособлен для применения на электромагнитном телеграфе Морзе".. Возрастание скорости передачи потребовало возрастания скорости шифрования. Появляются различные механические устройства для зашифрования. Среди них шифратор Т. Джефферсона и шифратор Ч. Уитстона.
Изложен метод вскрытия многоалфавитного шифра на примере шифра Виженера, который ранее считался недешифруемым. Проводится сравнительный анализ шифров (формулируются требования к шифрам, применительно к использованию новых средств связи), делается вывод, что практический интерес представляют те шифры, которые остаются стойкими при интенсивной переписке.
Кергоффс делает различие между секретностью шифрсистемы и секретностью ключа, вводит требование секретности по ключу и не требует секретности системы.
С 80-х гг. 19 в. криптография во всех ведущих государствах считается наукой и ее изучают в военных академиях. Для шифрования применяются коды с перешифровкой. Созданы и используются механические устройства для шифрования.
20 в. В 20 в. криптография стала электромеханической, затем электронной. Основными средствами передачи информации стали электромеханические и электронные устройства. Это преобразило всю криптографию, поскольку расширились возможности доступа к шифрованному тексту и появились возможности влияния на открытый текст.
Главным шифрсредством во время первой мировой войны были коды, которые не удавалось сохранить от компрометации, поэтому участники военных действий взаимно читали переписку друг друга. Две русские армии в августе 1914 года были разгромлены из-за плохой организации шифрсвязи и вынужденной связи между этими армиями по радио без всякого шифра.
Война преобразила криптографию. В связи с применением радио для управления войсками расширились возможности добычи шифртекста. В этот период получили развитие методы дешифрования, основанные на парах открытых и шифрованных текстов, на шифртекстах, полученных на одном ключе, на использовании вероятных ключей. Находкой для криптографов было использование в качестве лозунгов пословиц, поговорок, патриотических призывов. В математическом плане получили развитие вероятностно-статистические методы, использующие частоту знаков, биграмм, триграмм и т. д.
Возникает специализация в криптографической деятельности: появляются группы по дешифрованию кодов и по дешифрованию полевых шифров, по добыче перехвата, по обработке информации, полученной из открытых и агентурных источников и т. д.
Между мировыми войнами появляются во всех ведущих странах электромеханические шифраторы. Они были двух типов - на коммутационных дисках или роторах и на цевочных дисках. Примером первого типа является известная шифрмашина "Энигма", которой были оснащены германские сухопутные войска. Примером второго типа является американская шифрмашина М-209. Коммутационный диск представляет собой полый диск с нанесенными с двух сторон контактами, соответствующими алфавитам открытого и шифрованного текста, причем они соединены между собой по некоторой подстановке, называемой коммутацией диска. Эта коммутация определяет замену букв в начальном угловом положении. При изменении углового положения диска изменяется соответствующая замена на сопряженную подстановку. Шифратор представляет собой устройство из коммутационных дисков и механизма изменения их угловых положений. Шифратор "Энигма" реализовал шифр гаммирования.
Перед Второй мировой войной все ведущие страны имели на вооружении электромеханические шифрсистемы, обладающие высокой скоростью обработки информации и высокой стойкостью. Считалось, что применяемые системы недешифруемы и наступил конец криптографии. Впоследствии в ходе войны это мнение было опровергнуто и все участники военных действий имели криптографические успехи, а шифровальные службы были непосредственным участником военных действий.
В работах Шеннона "Теория связи в секретных системах« (40-е гг.) и Котельникова "Основные положения автоматической шифровки« (1941 г.), были сформулированы и доказаны математическими средствами необходимые и достаточные условия недешифруемости системы шифра. Они заключаются в том, что получение противником шифртекста не изменяет вероятностей используемых ключей. При этом было установлено, что единственным таким шифром является так называемая лента одноразового использования, когда открытый текст шифруется с помощью случайного ключа такой же длины. Это обстоятельство делает абсолютно стойкий шифр очень дорогим в эксплуатации.
=====
До Первой мировой войны криптография развивалась так же, как и другие специализированные дисциплины.
В конце 1918 г. вышла монография Уильяма Фридмана «Индекс совпадения и его применение в криптографии» (научный отчет частной лаборатории, выполненный на военный заказ). В тоже же году Эдвард Хеберн получил патент на роторную машину (колесный шифратор) – устройство, ставшее основой военной криптографии в течении почти 50 лет.
В 1917-1919 гг.(примерно в одно и то же время) были запатентованы различные конструкции колесных шифраторов в разных странах (американец Хеберн, голландец Кох, немец Шербиус, швед Дамм).
Колесные шифраторы, «Энигма» (Шербиус, 1923 г.). Развитие теории криптоанализа (Фридман). Применение математических методов в криптографии и разработка теории секретных систем (Шеннон). В 70-х гг. принят и опубликован первый стандарт шифрования данных (DES), «легализовавший» принцип Керкгоффса в криптографии. В те же годы после работы американских математиков Диффи и Хеллмана родилась криптография с открытым ключом. Первая шифрсистема с открытым ключом (RSA, )
Новое время. Начиная с 50-х годов криптография становится "электронной«: широкое применение средств электронной техники для построения систем шифров и их исследования. Возможности применения электронной памяти позволили осуществлять обработку открытых текстов целыми отрезками (блоками) и это вызвало применение так называемых блочных шифров. С 70-х годов сфера применения криптографии начинает расширяться, криптография становиться гражданской отраслью: криптографические средства начинают применяться для защиты коммерческой информации. Для этих целей в США в 1978 году был принят стандарт шифрования данных DES, который является блочным шифром с длиной блока 64 бит. Этот процесс получил развитие и в настоящее время все развитые страны имеют свои стандарты шифрования. Разработан криптографический алгоритм IDEA, который рассматривается в качестве кандидата для международного стандарта шифрования.
В 70-х годах Диффи и Хеллман предложили использовать системы с открытыми ключами, в которых нет канала для распространения ключей, но есть возможность двустороннего обмена информацией между отправителем и получателем. Фиксированная процедура такого обмена позволяет выработать общий секретный ключ. В этот период была предложена система RSA (Райвест, Шамир, Адлеман), в которой открытые сообщения кодируются натуральными числами, а операция шифрования заключается в возведении в степень числа, представляющего открытый текст, и в приведении полученного числа по некоторому модулю. Дешифрование данной системы представляет собой известную математическую задачу "дискретное логарифмирование", для которой к настоящему моменту не найдено эффективных алгоритмов.
Данные идеи во-первых, расширили область средств, применяемых для обоснования шифров. Во-вторых, способствовали притоку математиков к решению криптографических проблем. В-третьих, привели к возникновению новых направлений криптографии (например, процедура обмена информацией при выработке общего ключа привела к понятию криптографического протокола). В-четвертых, они привели к появлению новых направлений в дискретной математике (например, возникло понятие однонаправленной функции, для которой имеется простой алгоритм вычисления значения функции, но сложно вычисляется значение аргумента по значению функции). Для криптографических применений это понятие трансформировано в понятие односторонней функции с секретом. Хотя в настоящее время существование односторонних функций не доказано, имеется ряд кандидатов для этого, которые используются для построения систем шифров.
Хотела удалить дневник. пер...
[Print]
Sad_Devil