Xat yozishni shifrlash zarurati qadimgi dunyoda paydo boʻlgan va oddiy almashtirish shifrlari paydo boʻlgan. Shifrlangan xabarlar ko'plab janglarning taqdirini belgilab berdi va tarixning borishiga ta'sir qildi. Vaqt oʻtishi bilan odamlar shifrlashning ilgʻor usullarini ixtiro qilishdi.
Kod va shifr, darvoqe, turli tushunchalardir. Birinchisi, xabardagi har bir so'zni kodli so'z bilan almashtirishni anglatadi. Ikkinchisi - ma'lum bir algoritm yordamida har bir ma'lumot belgisini shifrlash.
Matematika ma'lumotni kodlay boshlaganidan va kriptografiya nazariyasi ishlab chiqilgandan so'ng, olimlar ushbu amaliy fanning ko'plab foydali xususiyatlarini kashf etdilar. Masalan, dekodlash algoritmlari qadimgi Misr yoki Lotin kabi oʻlik tillarni ochishga yordam berdi.
Steganografiya
Steganografiya kodlash va shifrlashdan eskiroq. Bu san'at juda uzoq vaqtdan beri mavjud. Bu so‘zma-so‘z “yashirin yozuv” yoki “shifrlangan yozish” degan ma’noni anglatadi. Steganografiya kod yoki shifrning ta'riflariga to'liq javob bermasa ham, u ma'lumotni begonalardan yashirish uchun mo'ljallangan.ko'z.
Steganografiya eng oddiy shifrdir. Mum bilan qoplangan yutilgan notalar odatiy misollar yoki o'sib chiqqan sochlar ostida yashiringan soqolli boshdagi xabardir. Steganografiyaning eng yaqqol misoli ko'pgina ingliz (nafaqat) detektiv kitoblarida tasvirlangan usul bo'lib, xabarlar gazeta orqali uzatiladi, bu erda harflar sezilmas tarzda belgilanadi.
Steganografiyaning asosiy kamchiligi shundaki, diqqatli notanish odam buni sezishi mumkin. Shuning uchun maxfiy xabarni osongina o'qilishining oldini olish uchun steganografiya bilan birgalikda shifrlash va kodlash usullari qo'llaniladi.
ROT1 va Sezar shifrlash
Ushbu shifrning nomi 1 harf oldinga AYLANGAN boʻlib, u koʻpchilik maktab oʻquvchilariga maʼlum. Bu oddiy almashtirish shifridir. Uning mohiyati shundaki, har bir harf alifbo tartibida 1 harf oldinga siljish orqali shifrlangan. A -> B, B -> C, …, Z -> A. Misol uchun, biz "bizning Nastya baland ovozda yig'laydi" iborasini shifrlaymiz va biz "umumiy Obtua dspnlp rmbsheu" ni olamiz.
ROT1 shifrini ixtiyoriy ofsetlar soniga umumlashtirish mumkin, keyin u ROTN deb ataladi, bu erda N harflar shifrlanishini o'zgartirish kerak bo'lgan raqamdir. Ushbu shaklda shifr qadim zamonlardan beri ma'lum bo'lib, "Caesar shifr" deb ataladi.
Tsezar shifrlash juda oddiy va tez, lekin u oddiy bitta almashtirish shifridir va shuning uchun uni buzish oson. Bunday ahvolga tushib qolgani uchun u faqat bolalarcha hazillarga mos keladi.
Transpozitsiya yoki almashtirish shifrlari
Bu turdagi oddiy almashtirish shifrlari jiddiyroq va yaqinda faol foydalanilgan. Amerika fuqarolar urushi va Birinchi jahon urushi davrida u xabarlarni yuborish uchun ishlatilgan. Uning algoritmi harflarni joylarda qayta tartiblashdan iborat - xabarni teskari tartibda yozing yoki harflarni juft qilib o'zgartiring. Masalan, "Morze kodi ham shifrdir" -> "akubza ezrom - tipratikan rfish" iborasini shifrlaymiz.
Har bir belgi yoki ularning guruhi uchun o'zboshimchalik bilan almashtirishlarni aniqlaydigan yaxshi algoritm bilan shifr oddiy yorilishlarga chidamli bo'ldi. Lekin! Faqat o'z vaqtida. Shifr oddiy qo'pol kuch yoki lug'atni moslashtirish orqali osonlikcha buzilganligi sababli, bugungi kunda har qanday smartfon uning parolini hal qila oladi. Shu sababli, kompyuterlar paydo bo'lishi bilan bu shifr ham bolalar toifasiga o'tdi.
Morze kodi
ABC axborot almashish vositasi boʻlib, uning asosiy vazifasi xabarlarni uzatishni oson va tushunarli qilishdir. Garchi bu shifrlash uchun mo'ljallanganiga zid bo'lsa-da. Shunga qaramay, u eng oddiy shifrlar kabi ishlaydi. Morze tizimida har bir harf, raqam va tinish belgilarining oʻz kodi mavjud boʻlib, ular chiziqcha va nuqtalar guruhidan iborat. Telegraf orqali xabar yuborilayotganda tire va nuqtalar uzun va qisqa signallarni ifodalaydi.
Telegraf va Morze alifbosi… Morze 1840 yilda "o'z" ixtirosini birinchi bo'lib patentlagan, garchi shunga o'xshash qurilmalar undan oldin Rossiya va Angliyada ixtiro qilingan bo'lsa ham. Lekin hozir kimga qiziq… Telegraf va alifboMorze alifbosi dunyoga juda katta ta'sir ko'rsatdi va xabarlarni qit'a masofalariga deyarli bir lahzada uzatish imkonini berdi.
Monoalfavit almashtirish
Yuqorida tasvirlangan ROTN va Morze kodlari monoalfavit almashtirish shriftlariga misoldir. "Mono" prefiksi shifrlash vaqtida asl xabarning har bir harfi boshqa harf yoki yagona shifrlash alifbosidagi kod bilan almashtirilishini bildiradi.
Oddiy almashtirish shifrlarini ochish qiyin emas va bu ularning asosiy kamchiligi. Ular oddiy ro'yxatga olish yoki chastota tahlili bilan hal qilinadi. Masalan, rus tilining eng ko'p ishlatiladigan harflari "o", "a", "i" ekanligi ma'lum. Shunday qilib, shifrlangan matnda eng ko'p uchraydigan harflar "o" yoki "a" yoki "va" degan ma'noni anglatadi deb taxmin qilish mumkin. Ushbu mulohazalarga asoslanib, xatni kompyuterdan qidirmasdan ham parolini ochish mumkin.
Ma'lumki, 1561 yildan 1567 yilgacha Shotlandiya qirolichasi Meri I bir nechta kombinatsiyalar bilan juda murakkab monoalfavit almashtirish shifridan foydalangan. Ammo uning dushmanlari xabarlarni ochib bera olishdi va ma'lumotlar malikani o'limga hukm qilish uchun etarli edi.
Gronsfeld shifrlash yoki polialfavit almashtirish
Oddiy shifrlar kriptografiya tomonidan yaroqsiz deb e'lon qilinadi. Shuning uchun ularning ko'pchiligi yaxshilandi. Gronsfeld shifrlash Sezar shifrining modifikatsiyasi hisoblanadi. Bu usul buzg'unchilikka nisbatan ancha chidamli va kodlangan ma'lumotlarning har bir belgisi tsiklik takrorlanadigan turli alifbolardan biri yordamida shifrlanganligidadir. Aytish mumkinki, bu ko'p o'lchovli dastureng oddiy almashtirish shifridir. Aslida, Gronsfeld shifrlash quyida muhokama qilingan Vigener shifriga juda o‘xshaydi.
ADFGX shifrlash algoritmi
Bu nemislar tomonidan ishlatiladigan eng mashhur Birinchi jahon urushi shifridir. Shifr o'z nomini oldi, chunki shifrlash algoritmi barcha shifrlarni ushbu harflarni almashtirishga olib keldi. Harflarning o'zlari tanlovi telegraf liniyalari orqali uzatilganda ularning qulayligi bilan belgilanadi. Shifrdagi har bir harf ikkita bilan ifodalanadi. Keling, raqamlarni o'z ichiga olgan va ADFGVX deb nomlangan ADFGX kvadratining yanada qiziqarli versiyasini ko'rib chiqaylik.
| A | D | F | G | V | X | |
| A | J | Q | A | 5 | H | D |
| D | 2 | E | R | V | 9 | Z |
| F | 8 | Y | men | N | K | V |
| G | U | P | B | F | 6 | O |
| V | 4 | G | X | S | 3 | T |
| X | W | L | Q | 7 | C | 0 |
ADFGX kvadratlashtirish algoritmi quyidagicha:
- Ustunlar va qatorlar uchun tasodifiy n ta harfni tanlang.
- N x N matritsasini qurish.
- Matritsaga hujayralar boʻylab tasodifiy tarqalgan alifbo, raqamlar va belgilarni kiriting.
Rus tili uchun ham xuddi shunday kvadrat yasaymiz. Masalan, ABCD kvadratini yaratamiz:
| A | B | B | G | D | |
| A | E/E | N | b/b | A | I/Y |
| B | W | V/F | G/R | Z | D |
| B | Sh/Sh | B | L | X | men |
| G | R | M | O | Yu | P |
| D | F | T | T | S | U |
Bu matritsa gʻalati koʻrinadi, chunki katakchalar qatori ikkita harfdan iborat. Bu qabul qilinadi, xabarning ma'nosi yo'qolmaydi. Uni osongina tiklash mumkin. “Ixcham shifr” iborasini quyidagi jadval yordamida shifrlang:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| ibora | K | O | M | P | A | K | T | N | S | Y | Sh | & | F | R |
| Shifr | bw | gv | gb | qaerda | ag | bw | db | ab | dg | jahannam | wa | jahannam | bb | ha |
Shunday qilib, oxirgi shifrlangan xabar quyidagicha ko'rinadi: "bvgvgbgdagbvdbabdgvdvaadbbga". Albatta, nemislar yana bir nechta shifrlar orqali shunga o'xshash chiziqni amalga oshirdilar. Va oxirida u juda barqaror bo'lib chiqdishifrlangan xabarni buzish uchun.
Vigenère shifrlash
Ushbu shifr bir alfavitga qaraganda yorilishga chidamliroq kattalik tartibidir, garchi u oddiy matnni almashtirish shifridir. Biroq, mustahkam algoritm tufayli, uzoq vaqt davomida buzish mumkin emas deb hisoblangan. Bu haqda birinchi eslatma XVI asrga to'g'ri keladi. Vijener (frantsuz diplomati) xato bilan uning ixtirochisi deb hisoblanadi. Nima xavf ostida ekanligini yaxshiroq tushunish uchun rus tili uchun Vigenère jadvalini (Vigenère kvadrati, tabula recta) ko'rib chiqing.
Keling, "Kasperovich kuladi" iborasini kodlashni boshlaylik. Ammo shifrlash muvaffaqiyatli bo'lishi uchun kalit so'z kerak - u "parol" bo'lsin. Endi shifrlashni boshlaylik. Buning uchun biz kalitni shunchalik ko'p yozamizki, undagi harflar soni shifrlangan iboradagi harflar soniga to'g'ri keladi, kalitni takrorlash yoki kesish orqali:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| Ibraz: | K | A | S | P | E | R | O | B | & | W | S | M | E | E | T | S | men |
| Kalit | P | A | R | O | L | b | P | A | R | O | L | b | P | A | R | O | L |
Endi, Vijener jadvalidan foydalanib, koordinata tekisligida bo'lgani kabi, biz juft harflar kesishmasi bo'lgan katakchani qidiramiz va biz quyidagilarni olamiz: K + P=b, A + A=B, C + P=C va boshqalar
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| Shifr: | b | B | B | Yu | S | N | Yu | G | Sch | F | E | Y | X | F | G | A | L |
Biz tushunamizki, "Kasperovich kuladi"="bvusnyugschzh eykhzhgal".
Vigenère shifrini buzish juda qiyin, chunki chastota tahlili ishlash uchun kalit so'z uzunligini bilishi kerak. Shunday qilib, buzg'unchilik kalit so'zning uzunligini tasodifiy tashlash va maxfiy xabarni buzishga harakat qilishdir.
Shuni ham ta'kidlash kerakki, butunlay tasodifiy kalitdan tashqari, butunlay boshqa Vigenère jadvalidan foydalanish mumkin. Bunday holda, Vigenère kvadrati bir siljish bilan bir qatorda yozilgan rus alifbosidan iborat. Bu bizni ROT1 shifriga ishora qiladi. Va xuddi Tsezar shifridagi kabi, ofset har qanday bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, harflar tartibi alifbo tartibida bo'lishi shart emas. Bunday holda, jadvalning o'zi kalit bo'lishi mumkin, bu xabarni o'qishni bilmasdan, hatto kalitni bilgan holda ham imkonsiz bo'ladi.
Kodlar
Haqiqiy kodlar har biriga mos keladiganlardan iboratalohida kod so'zlari. Ular bilan ishlash uchun kodli kitoblar kerak bo'ladi. Aslida, bu bir xil lug'at bo'lib, faqat so'zlarning kodlarga tarjimalarini o'z ichiga oladi. Kodlarning odatiy va soddalashtirilgan namunasi ASCII jadvali - oddiy belgilarning xalqaro shifridir.
Kodlarning asosiy afzalligi shundaki, ularni ochish juda qiyin. Chastotani tahlil qilish ular buzilganda deyarli ishlamaydi. Kodlarning zaifligi, aslida, kitoblarning o'zi. Birinchidan, ularni tayyorlash murakkab va qimmat jarayondir. Ikkinchidan, dushmanlar uchun ular kerakli ob'ektga aylanadi va kitobning hatto bir qismini ushlash sizni barcha kodlarni butunlay o'zgartirishga majbur qiladi.
20-asrda koʻplab shtatlar maxfiy maʼlumotlarni uzatish uchun kodlardan foydalangan, maʼlum vaqtdan keyin kodlar kitobini oʻzgartirgan. Shuningdek, ular qo'shnilar va raqiblarning kitoblarini faol ravishda ovlashdi.
Enigma
Hamma biladiki, Enigma Ikkinchi jahon urushi davrida natsistlarning asosiy shifrlash mashinasi boʻlgan. Enigma ning tuzilishi elektr va mexanik sxemalarning kombinatsiyasini o'z ichiga oladi. Shifr qanday chiqishi Enigma-ning dastlabki konfiguratsiyasiga bog'liq. Shu bilan birga, Enigma ish paytida o'z konfiguratsiyasini avtomatik ravishda o'zgartiradi va bitta xabarni butun uzunligi davomida bir necha usul bilan shifrlaydi.
Eng oddiy shifrlardan farqli o'laroq, "Enigma" trillionlab mumkin bo'lgan kombinatsiyalarni berdi, bu shifrlangan ma'lumotni buzishni deyarli imkonsiz qildi. O'z navbatida, natsistlar har bir kun uchun ma'lum bir kombinatsiyani tayyorladilarxabarlarni yuborish uchun ma'lum bir kunda ishlatiladi. Shuning uchun, Enigma dushman qo'liga tushib qolgan bo'lsa ham, u har kuni to'g'ri konfiguratsiyaga kirmasdan xabarlar shifrini ochish uchun hech narsa qilmadi.
Hack "Enigma" Gitlerning butun harbiy kampaniyasi davomida faol ravishda sinab ko'rilgan. 1936 yilda Angliyada buning uchun birinchi hisoblash qurilmalaridan biri (Tyuring mashinasi) qurilgan bo'lib, u kelajakda kompyuterlarning prototipiga aylandi. Uning vazifasi bir vaqtning o'zida bir necha o'nlab Enigmalarning ishlashini taqlid qilish va ular orqali natsistlarning ushlangan xabarlarini yuborish edi. Hatto Tyuring mashinasi ham vaqti-vaqti bilan xabarni buzishga qodir edi.
Ochiq kalit shifrlash
Texnologiya va kompyuter tizimlarida hamma joyda qoʻllaniladigan shifrlash algoritmlarining eng mashhuri. Uning mohiyati, qoida tariqasida, ikkita kalit mavjudligida yotadi, ulardan biri ommaviy ravishda uzatiladi, ikkinchisi esa maxfiy (xususiy). Ochiq kalit xabarni shifrlash uchun, shaxsiy kalit esa shifrini ochish uchun ishlatiladi.
Ochiq kalit odatda ikkita boʻluvchiga ega boʻlgan juda katta son boʻlib, bitta va sonning oʻzini hisobga olmaganda. Bu ikki boʻluvchi birgalikda maxfiy kalitni hosil qiladi.
Oddiy misolni ko'rib chiqaylik. Ochiq kalit 905 bo'lsin. Uning bo'luvchilari 1, 5, 181 va 905 raqamlari. Keyin maxfiy kalit, masalan, 5181 raqami bo'ladi. Juda oson deyapsizmi? Agar rolda bo'lsa-chiumumiy raqam 60 ta raqamdan iborat bo'ladimi? Katta sonning boʻluvchilarini hisoblash matematik jihatdan qiyin.
Yaqinroq misol uchun, siz bankomatdan pul yechib olayotganingizni tasavvur qiling. Kartani o'qiyotganda shaxsiy ma'lumotlar ma'lum bir ochiq kalit bilan shifrlanadi va bank tomonida ma'lumotlar maxfiy kalit bilan shifrlanadi. Va bu ochiq kalit har bir operatsiya uchun o'zgartirilishi mumkin. Asosiy boʻluvchilarni tezda topishning hech qanday usuli yoʻq.
Shrift chidamliligi
Shifrlash algoritmining kriptografik kuchi xakerlik hujumiga qarshi turish qobiliyatidir. Ushbu parametr har qanday shifrlash uchun eng muhim hisoblanadi. Shubhasiz, har qanday elektron qurilma tomonidan shifrlanishi mumkin bo'lgan oddiy almashtirish shifrlari eng beqarorlaridan biri hisoblanadi.
Bugungi kunda shifrning kuchini baholash mumkin bo'lgan yagona standartlar mavjud emas. Bu mashaqqatli va uzoq jarayon. Biroq, bu sohada standartlarni ishlab chiqqan bir qator komissiyalar mavjud. Masalan, NIST USA tomonidan ishlab chiqilgan Kengaytirilgan shifrlash standarti yoki AES shifrlash algoritmi uchun minimal talablar.
Ma'lumot uchun: Vernam shifrini buzishga eng chidamli shifr deb tan olingan. Shu bilan birga, uning afzalligi shundaki, uning algoritmiga ko'ra, u eng oddiy shifrdir.
