Криптография и криптоанализ

Тип работы: Материал
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 9 страниц
В избранное:

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра автоматической электросвязи

Криптография и криптоанализ

Дисциплина: Защита информации в телекоммуникационных системах

Принял: ст. пр.

Выполнил: ст. 3 курса
гр. БРЭ-04-10
Медетбекова А.Р.

Алматы 2007

Криптография и криптоанализ: вековая проблема человечества

Проблема защиты информации от несанкционированного (неразрешенного,
запрещенного, самовольного) доступа (НСД) заметно обострилась в связи с
широким распространением локальных и, особенно, глобальных компьютерных
сетей. И с этим уже давно никто не спорит.
Защита информации необходима для уменьшения вероятности утечки
(разглашения), модификации (умышленного искажения) или утраты (уничтожения)
информации, представляющей определенную ценность для ее владельца. Что
также не вызывает сомнений.
Проблема эта далеко не нова, она волнует людей уже несколько тысячелетий.
По свидетельству Геродота, уже в V веке до нашей эры использовалось
преобразование информации методом кодирования.
Одним из самых первых шифровальных приспособлений была скитала (по другим
источникам - сцитала), которая применялась в V веке до н.э. во время войны
Спарты против Афин. Скитала - это цилиндр, на который, виток к витку,
наматывалась узкая папирусная лента (без пробелов и нахлестов). Затем на
этой ленте вдоль оси цилиндра (столбцами) записывался необходимый для
передачи текст. Лента сматывалась с цилиндра и отправлялась получателю.
Получив такое сообщение, получатель наматывал ленту на цилиндр такого же
диаметра, как и диаметр скиталы отправителя. В результате можно было
прочитать зашифрованное сообщение.
Аристотелю принадлежит идея дешифрования такого шифра. Он предложил
изготовить длинный конус и, начиная с основания, обертывать его лентой с
шифрованным сообщением, постепенно сдвигая ее к вершине. На каком-то
участке конуса начнут просматриваться участки читаемого текста. Так
определяется секретный размер цилиндра.
Коды появились в глубокой древности в виде криптограмм (по-гречески -
тайнопись). Порой священные иудейские тексты шифровались методом замены.
Вместо первой буквы алфавита писалась последняя буква, вместо второй -
предпоследняя и так далее. Этот древний метод шифрования назывался атбаш.
Известно, что шифровалась переписка Юлия Цезаря (100 - 44 гг. до н. э.) с
Цицероном (106 - 43 г.г. до н. э.).
Шифр Цезаря реализуется заменой каждой буквы в сообщении другой буквой
этого же алфавита, отстоящей от нее в алфавите на фиксированное число букв.
В своих шифровках Цезарь заменял букву исходного открытого текста буквой,
отстоящей от исходной буквы впереди на три позиции.
В Древней Греции (II в. до н.э.) был известен шифр, называемый "квадрат
Полибия". Шифровальная таблица представляла собой квадрат с пятью столбцами
и пятью строками, которые нумеровались цифрами от 1 до 5. В каждую клетку
такого квадрата записывалась одна буква. В результате каждой букве
соответствовала пара чисел, и шифрование сводилось к замене буквы парой
чисел.
Идею квадрата Полибия проиллюстрируем таблицей с русскими буквами. Число
букв в русском алфавите отличается от числа букв в греческом алфавите,
поэтому и размер таблицы выбран иным (не квадрат 5x5, а прямоугольник 8x4).
1 2 3 4 5 6 7 8 1 А Б В Г Д Е Ж З 2 И Й К Л М
Н Щ П 3 Р С Т У Ф Х Ц Ч 4 Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я
Зашифруем фразу: КРИПТОГРАФИЯ:
23 31 21 28 33 27 14 31 11 35 21 48
Из примера видно, что в шифрограмме первым указывается номер строки, а
вторым - номер столбца.

Термины

Чтобы яснее представлять себе область знаний, занимающуюся
шифрованиемдешифровкой, рассмотрим подробнее терминологию.
В настоящее время проблемами защиты информации занимается криптология
(kryрtos - тайный, logos - наука). Криптология разделяется на два
направления - криптографию и криптоанализ. Цели этих двух направлений
криптологии прямо противоположны.
Криптография - наука о защите информации от несанкционированного прочтения
ее посторонними лицами. Криптография занимается разработкой и исследованием
методов шифрования информации.
Под шифрованием понимается такое преобразование информации, которое делает
исходные данные нечитаемыми и трудно раскрываемыми без знания специальной
секретной информации - ключа. В результате шифрования открытый текст
превращается в шифрограмму и становится нечитаемым без использования
дешифрирующего преобразования. Шифрограмма может называться иначе:
зашифрованный текст, криптограмма, шифровка или шифртекст. Шифрограмма
позволяет скрыть смысл передаваемого сообщения.
Сфера интересов криптоанализа противоположная - разработка и исследование
методов дешифрования (раскрытия) шифрограммы даже без знания секретного
ключа.
Под ключом понимается секретная информация, определяющая, какое
преобразование из множества возможных шифрующих преобразований выполняется
в данном случае над открытым текстом.
Шифрование - преобразование информации, в результате которого исходный
текст, который носит также название открытого текста, заменяется закрытым
(шифрованным) текстом, то есть шифрограммой.
Дешифрование - обратный шифрованию процесс. На основе ключа зашифрованный
текст (шифрограмма, шифровка) преобразуется в исходный открытый текст.
Процесс получения криптоаналитиками открытого сообщения из шифрованного
сообщения без заранее известного ключа называется вскрытием или взломом
шифра.

Шифры

За столетия своего развития человечество изобрело массу разнообразных
шифров. И, конечно же, существует несколько их классификаций.
По характеру использования ключа известные алгоритмы шифрования можно
разделить на два типа: симметричные (с одним ключом, по-другому - с
секретным ключом) и несимметричные (с двумя ключами или с открытым ключом).
Несимметричные алгоритмы шифрования и дешифрования порой называют
асимметричными.
В первом случае в шифраторе отправителя и дешифраторе получателя
используется один и тот же ключ (Ключ 1). Шифратор образует шифрограмму,
которая является функцией открытого текста. Конкретный вид функции
преобразования (шифрования) определяется секретным ключом. Дешифратор
получателя сообщения выполняет обратное преобразование по отношению к
преобразованию, сделанному в шифраторе. Секретный ключ хранится в тайне и
передается отправителем сообщения получателю по каналу, исключающему
перехват ключа криптоаналитиком противника или коммерческого конкурента.
Во втором случае (при использовании асимметричного алгоритма) получатель
вначале по открытому каналу передает отправителю открытый ключ (Ключ 1), с
помощью которого отправитель шифрует информацию. При получении информации
получатель дешифрирует ее с помощью второго секретного ключа (Ключ 2).
Перехват открытого ключа (Ключ 1) криптоаналитиком противника не позволяет
дешифровать закрытое сообщение, так как оно рассекречивается лишь вторым
секретным ключом (Ключ 2). При этом секретный Ключ 2 практически невозможно
вычислить с помощью открытого Ключа 1.
При оценке эффективности шифра обычно руководствуются правилом голландца
Огюста Керкхоффа (1835 - 1903 г.г.), согласно которому стойкость шифра
определяется только секретностью ключа, т.е. криптоаналитику известны все
детали процесса (алгоритма) шифрования и дешифрования, но неизвестно, какой
ключ использован для шифрования данного текста.
Криптостойкостью называется характеристика шифра, определяющая его
устойчивость к дешифрованию без знания ключа (т.е. устойчивость к
криптоанализу). Имеется несколько показателей криптостойкости, среди
которых: количество всех возможных ключей и среднее время, необходимое для
криптоанализа.
Алгоритмы шифрования с открытым ключом используют так называемые
необратимые или односторонние функции. Эти функции обладают следующим
свойством: при заданном значении аргумента x относительно просто вычислить
значение функции f(x), однако, если известно значение функции y = f(x), то
нет простого пути для вычисления значения аргумента x.
Все используемые в настоящее время криптосистемы с открытым ключом
опираются на один из следующих типов необратимых преобразований.
1. Разложение больших чисел на простые множители (алгоритм ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.