| Развитие шифров | Изобретения | Немного о... | На главную..>>|
История криптографии насчитывает около 4 тысяч лет.
Четвёртый период
В качестве основного критерия периодизации криптографии возможно использовать технологические характеристики используемых методов шифрования.
Первый период
Второй период
Третий период Современный период развития криптографии
(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).(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. (с начала и до середины XX века)
характеризуется внедрением электромеханических устройств в работу шифровальщиков. При этом продолжалось использование полиалфавитных шифров. – 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 – линейному и дифференциальному криптоанализу. Однако до 1975 года криптография оставалась «классической», или же,
более корректно, криптографией с секретным ключом.(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).
Криптография в Древнем мире
Имеются свидетельства, что криптография, как техника защиты текста,
возникла вместе с письменностью, что способы тайного письма были известны уже древним цивилизациям Индии, Египта и Месопотамии.
В древнеиндийских текстах среди 64-х искусств названы способы изменения текста, некоторые из них можно отнести к криптографическим.
Автор таблички с рецептом для изготовления глазури для гончарных изделий из Месопотамии использовал редкие обозначения, пропускал буквы,
а имена заменял на цифры, чтобы скрыть написанное.
Первым упоминанием об использовании криптографии принято считать использование специальных иероглифов около 3900 лет назад в Древнем Египте.
Хотя целью было не затруднить чтение текста – скорее наоборот, с помощью необычности и загадочности привлечь
внимание читателя и прославить вельможу Хнумхотепа Второго (англ. Khnumhotep II).
В дальнейшем встречаются различные упоминания об использовании криптографии, большая часть относится к использованию в военном деле.
Тайнописи
Кроме примитивных шифров в истории использовался и другой
подход – полная замена одного алфавита (например, кириллицы) на другой (например, греческий). Не имея ключа,
сопоставляющего исходный и используемый алфавиты, прочитать надпись было невозможно.
Кроме этого использовались специальные техники записи символов алфавита таким образом, чтобы затруднить его чтение.
Примером такой техники являются «вязанные руны», когда руны записываются таким образом, что отдельные их элементы (например, вертикальные черты) совпадают.
Подобные системы часто использовались жрецами Северо-Западной Европы вплоть до позднего Средневековья.
Множество вариантов тайнописи использовалось и на Руси. Среди них и простые моноалфавитные шифры (простая литорея, письмо в квадратах),
замена алфавита – тайнопись глаголицей, тайнопись греческой азбукой, а также особые приёмы письма, например, монокондил.
Наиболее ранние тексты с использованием тайнописи относятся к XII веку.
Существует мнение, что в более поздний период тайнопись использовалась для иконографии, например,
при написания иконы XIV века «Донская Богоматерь». Согласно другой точке зрения, буквенный ряд является лишь шрифтовым декором,
который был широко распространён как в древнерусской, так и, например, в византийской иконописи.
В период расцвета арабских государств (8 век н.э.)
криптография получила новое развитие. Слово «шифр» арабского происхождения, так же как и слово «цифра».
В 855 году 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 1412 году издается 14-томная энциклопедия, содержащая обзор всех научных сведений-«Шауба аль-Аша».
Составитель ее Шехаб аль Кашканди. В данной энциклопедии 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.
Что касается математики арабского мира, то следует упомянуть следующие выдающиеся достижения.
Сочинение Мухаммеда бен Муса аль-Хорезми (9 век) по правилам арифметики в позиционной системе
счисления, от названия которого появились два термина «алгебра» и «алгоритм».
Трактат по тригонометрическим функциям Аль-Баттани (9 век). Вычисление числа «пи» с 17 десятичными знаками (ок.1427) аль Каши, сотрудником Улугбека.
До эпохи Возрождения имеется мало сведений о применяемых шифрах.
Известен ряд значковых шифров, при котором буквы открытого текста заменяются на специальные знаки.
Таким является шифр Карла Великого (780-814 г.). Известен так называемый «еврейский шифр», в котором замена букв
осуществляется по подстановке, в которой нижняя строка образуется так: алфавит разбивается на две половины.
Буквы второй половины пишутся под буквами первой половины в обратном порядке. Аналогично поступают с остальными буквами.
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 (Галилей).
В 14 веке появляется книга Чикко Симонетти, сотрудника канцелярии папской курии. В этой книге описаны шифры замены,
в которых гласным буквам ставятся в соответствие несколько знаков с целью выравнивания частот букв в шифртексте.
Дано описание лозунгового шифра, в котором замена букв определяется так: под алфавитом пишутся различные буквы лозунга
в порядке появления, а затем буквы, не появившиеся в лозунге. В 15 веке появляется книга Габриэля де Лавинда,
секретаря Папы Клементия ХII, «Трактат о шифрах», в которой дается описание шифра пропорциональной замены.
Шифр обеспечивает замену букв несколькими символами, пропорционально встречаемости букв в открытом тексте.
Дается рекомендация заменять имена, должности, географические названия специальными знаками.В этот период
в Милане применяется шифр, названный «Миланский ключ», представляющий собой значковый шифр пропорциональной замены.
В 1466 году Леон Альберти, знаменитый архитектор и философ представил трактат о шифрах в папскую канцелярию.
В трактате рассматриваются различные способы шифрования, в том числе маскировка открытого текста в некотором
вспомогательном тексте. Работа завершается собственным шифром, который он назвал «шифр, достойный королей».
Это был многоалфавитный шифр, реализованный в виде шифровального диска.
Суть заключается в том, что в данном шифре используется несколько замен в соответствии с ключом.
Позднее Альберти изобрел код с перешифровкой. Данное изобретение значительно опередило свое время,
поскольку данный тип шифра стал применяться в странах Европы лишь 400 лет спустя.
В 1518 году в развитии криптографии был сделан новый шаг благодаря появлению в германии первой
печатной книги по криптографии. Аббат Иоганнес Тритемий, настоятель монастыря в Вюрцбурге, написал книгу
«Полиграфия», в которой дается описание ряда шифров. Один из них развивает идею многоалфавитной замены.
Шифрование осуществляется так: Заготавливается таблица замены, в которой первая строка есть алфавит,
вторая строка есть алфавит, сдвинутый на один шаг и т.д. При шифровании первая буква открытого текста
заменяется на букву, стоящую в первой строке, вторая буква – на букву, стоящую во второй строке и т.д.
В 1553 году в Италии вышла небольшая книга «Шифр синьора Белазо». Об авторе Джованни Белазо известно мало.
Его вклад заключается в следующем. Он предложил использовать слово или группу слов, назвав это «паролем»,
выписывая его над (под) открытым текстом. Буква пароля означает номер применяемой замены к букве открытого текста.
В начале 16 века Маттео Арженти, криптограф папской канцелярии изобрел код, представляющий собой шифр замены,
в котором заменяются буквы, слоги, слова и целые фразы. Необходимым количеством словарных величин в коде считалось 1200.
В это же время появляется и числовой код.
Следующий шаг в развитии криптографии был сделан Джованни Порта,
известным итальянским естествоиспытателем. В 1563 году он написал книгу
«О тайной переписке», в которой приводится описание всех известных систем шифров.
Дается также описание биграммного шифра, в котором осуществляется замена пар букв.
Порта предвосхитил то, что называют «методом вероятного слова» и приводит примеры
списков вероятных слов из различных областей. Примерно в то же время итальянский математик и
философ Джероламо Кардано, автор многочисленных чниг по различным вопросам написал книгу «О тонкостях»,
в которой имеется часть, посвященная криптографии. Его вклад содержит два предложения. Первое-использовать
открытый текст в качестве ключа. Второе- он предложил шифр, называемый ныне «Решетка Кадано». Кроме данных
предложений Кардано дает «доказательства» стойкости шифров, основанные на подсчете числа ключей.
В том же 16 веке был сделан еще существенный шаг в развитии криптографии. Блез Виженер, французский посол в Риме,
познакомился там с трудами по криптографии и в 1585 году написал книгу «Трактат о шифрах», в которой он излагает основы криптографии.
Ему принадлежит мысль «Все вещи в мире представляют собой шифр. Вся природа является просто шифром и секретным письмом».
Эту мысль повторил позднее Блез Паскаль и в наше время Норберт Винер. Предложение Виженера во многом развивает идею Кардано
о применении открытого или шифрованного текста в качестве ключа.
Прогресс в математике в этот период характеризуется трудами Леонардо Фибоначчи,
в которых излагается арифметика, алгебра и геометрия. Для вычислений используется
сходимость геометрической прогрессии. Н. Орем установил расходимость гармонического ряда,
строгое доказательство этого появится только в 17 веке. Кардано при решении уравнений третьей
степени вводит отрицательные и мнимые корни и устанавливает известную «формулу Кардано».
Алгебра получает развитие у Ф.Виета, который установил связь коэффициентов алгебраических
уравнений и корней (формула Виета). Он же начал использовать буквенные обозначения
для коэффициентов уравнений, до него это использовалось лишь для корней. Ф. Виет привлекался
к дешифровальной работе при дворе Генриха IV и успешно дешифровал переписку испанского короля Филиппа II.
Отметим, что великий ученый и художник эпохи Возрождения Леонардо да Винчи (1452-1519) владел криптографией
и пользовался ею, в частности, в своих рукописях.
Далее..»