21. Криптоанализ. Криптоанализдің қажеттілігі.

Криптоанализ - ақпаратты кілтсіз кері шифрлау мәселесімен айналысады. Криптожүйеге сәтті жүргізілген криптоаналитикалық зерттеулер негізінде хабардың бастапқы ашық мәтінімен қатар оның кілтін де ашуға мүмкін болады. Криптоаналитиқ шифрланған хабарды, немесе кілтті, немесе екеуін де оқуға мүмкіндік беретін криптожүйенің осал жерлерін ідеумен шұғылданады. Криптоанализ-қорғауды бұзу.Криптоанализбен шұғылданатын адамдарды криптоаналитиктер деп атайды.

Ақпаратты қайта ӛңдеу және қорғау жолдарымен жұмыс жасайтын тәсіл криптоло-гия (kryptos-құпия, logos-ғылым) деп аталады. Криптоло-гияның өзі екі бағытқа бөлінеді – криптография және криптоанализ. Осы екі бағыттың мақсаттары бір-біріне қарама-қарсы болған.

Криптография ақпараттың қайта өнделуін іздеумен және математикалық әдістерді зерттеумен жұмыс жасайды.

Ал криптоанализ болса - жалпы кілтті ашу білімінсіз ақпаратты ашу мүмкіндіктері бар.

Қазіргі криптография өзіне төрт үлкен бөлімдерді қамтиды.

1. Симметриялық криптожүйелер.

2. Ашық кілтті криптожүйелер.

3. Электронды қол қою жүйелері.

4. Кілттермен басқару.

Алфавит – ақпараттың белгішелерін кодтау үшін пайдаланылатын жиын болып табылады. Мәтін – алфавит элементтерінен реттелген жиын.

Қазіргі ақпараттық жүйелерде қолданатын алфавит ретінде келесіні мысал ете аламыз:

* алфавит Z33 - 32 орыс әріптері және бос орын;

* алфавит Z256 - ASCII және КОИ-8 стандартты кодтарына кіретін символдар;

* бинарлы алфавит - Z2 = {0,1};

* сегіздік немесе оналтылық алфавит;

Шифрлеу – алмастыру процесі: ашық мәтіннің атынан тұратын негізгі мәтін, ол шифрленген мәтінмен алмасады.

Шифрлеуді қалпына келтіру - шифрлеуге кері процесс болып табылады. Кілттің негізінде шифрленген мәтін негізгі мәтінге ауысады.

Кілт - мәтіндерді кедергісіз шифрлеу мен шифрлеуді қалпына келтіруге арналған ақпарат.

Криптографиялық жүйе - ашық мәтіннің T бөлімін көрсетеді. Осы бөлімше-нің әрбіреуі индекстеледі немесе k белгісімен белгіленеді; k параметрі кілт болып табылады. К кілттердің кеңістігі – бұл кілттің мүмкін мәндерінің жинағы. Негізінен кілт алфавит әріптерінің тізбегінен тұрады.

Криптожүйелер симметриялық және ашық кілттерге бөлінеді.

Симметриялық криптожүйелерде шифрлеу үшін де, қалпына келтіру үшін де бір код қолданылады. Ал ашық кілтті жүйелерде екі, ашық және жабық кілттер қолданылады, яғни олар бір-бірімен математикалық түрде байланысады. Ақпарат ашық кілттің көмегімен шифрленеді, ол барлық пайдаланушыларға шексіз ашық болады, ал шифрін жабу үшін жабық кілт пайдаланылады, ол тек хаттаманы алушыға ғана белгілі болады.

Электронды (цифрлік) қол қою – хаттаманы және оның түп нұсқасы мен авторлығын басқа пайдаланушы алған кезде оны криптографиялық алмастыру үшін кілтке қосылуын айтамыз.

Криптотұрақтылық деп шифрдің тұрақтылығын кілттің құпиясын білмей қайта қалпына келтіруді анықтайтын сипаттамасын айтамыз.

22. Lz77 алгоритмі. Алгоритмнің ұтымды жақтары және кемшіліктері.

LZ77 алгоритмі 1977 ж. жарияланған. Якоб Зив жəне Авраам Лемпель ғалымдармен құрылған. Бірнеше информацияны сығу программалары LZ алгоритмнің түрлерін қолданады. LZ алгоритмнің əйгілілігі, жоғары сығу тиімділігіндегі олардың қарапайымдылығында.

LZ77 негізгі ойы келесіде: мəліметтегі бір символдар жолдың үзіндігі екінші жəне келесі кірулері оның бірінші кіруінің сілтеуімен ауыстырылады. LZ77 мəліметтің қаралған бөлігін сөздік ретінде қолданады. Сығу үшін, алгоритм мəліметтің келесі үзіндігін сөздіктің ішіндегі сілтеумен ауыстыруға тырысады.

LZ77 мəліметтің үстімен өтетін, екі бірдей емес бөлікке бөлінген, жылжымалы терезені қолданады. Бірінші бөлік, көп мөлшерлі, мəліметтің қаралынған бөлігінен қабылдайды. Екінші, аз мөлшерлі, буфер – мəліметтің əлі таңбаланбаған символдардан тұрады. Негізі терезенің мөлшері бірнеше килобайт, ал буфердің мөлшері – жүз байттан аспайды. Алгоритм сөздіктен (терезенің үлкен бөлігінен) буфердің ішіндегісімен сай келетін жолды іздеуді тырысады. LZ77 алгоритмі үш элементтен тұратын код шығарады:

• буфердегі жол үзіндіктің басы мен, сөздіктегі жолға сəйкес келетін, оның ығысуы;

• сəйкес келген жолдың ұзындығы;

• жолдан кейінгі буфердегі бірінші символ. LZ77 алгоритмнің кемшіліктері:

1. сөздіктің мөлшері өскен сайын алгоритм-кодердің жұмыс істеу жылдамдығы пропорционал азаяды;

2. жалғыз симводарды таңбалау өте тиімсіз.

Мысал.

Создік(8)	Буфер(5)	код
К КР КРА КРАС КРАСН КРАСНАЯ КРАСНАЯ_ АЯ_КРАСК	КРАСН РАСНА АСНАЯ СНАЯ_ НАЯ_К АЯ_КР _КРАС КРАСК А	0,0,К 0,0,Р 0,0,А 0,0,С 0,0,Н 5,1,Я 0,0,_ 0,4,К 0,0,А

Кодтың ұзындығы былай есептеледі:

жолдың ұзындығы буфер мөлшерінен үлкен бола алмайды, ал ығысу сөздіктің мөлшерінен – 1 үлкен бола алмайды. Сондықтан, ығысудың екілік кодының ұзындығы log₂(сөздіктің мөлшері) бүтін үлкен жағына қарай дөңгеленген мəніне тең, ал жолдың екілік кодының ұзындығы log₂(буфердің мөлшері + 1) бүтін үлкен жағына қарай дөңгеленген мəніне тең. Ал символ 8 битпен таңбаланады (ASCII бойынша).

Мысалымызда кодтың ұзындығы: 9*(3+3+8) = 126 бит, бастапқысы: 14*8 = 112 бит.