4. Защита информации в распределенных информационных системах

4.1 Краткая историческая справка возникновения шифрования

Проблема защиты информации от несанкционированного (неразрешенного, запрещенного, самовольного) доступа (НСД) заметно обострилась в связи с широким распространением локальных и особенно глобальных компьютерных сетей, в которых преимущественно важная, служебная и секретная информация передается по открытым каналам связи. В этом случае единственно надежным способом защиты информации пока является шифрование.

4.1 Краткая историческая справка возникновения шифрования

Проблема защиты информации волнует людей несколько столетий.

По свидетельству Геродота, уже в V в. до н. э. использовалось преобразование информации методом кодирования.

Одним из самых первых шифровальных приспособлений была скитала (по другим источникам — сцитала), которая применялась в V в. 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 т. д. Этот древний метод шифрования назывался атбаш. Известен факт шифрования переписки Юлия Цезаря (100—44 до н. э.) с Цицероном (106—43 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 такой таблицы 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 (квадрат 6 х 6).

	1	2	3	4	5	6
1	А	Б	в	г	Д	Е
2	Ё	Ж	3	и	и	К
3	Л	М	II	о	п	Р
4	С	Г	X	ф	X	ц
5	Ч	ш	щ	ъ	ы	Ь
6	э	ю	я		.	-

Зашифруем слово КРИПТОГРАФИЯ;

26 36 24 35 42 34 14 36 11 44 24 63

Из примера видно, что в шифрограмме первым указывается номер строки, а вторым —- номер столбца.

В настоящее время проблемами защиты информации занимается криптология (kryptos — 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 получения ее посторонними лицами. Сфера интересов криптографии — разработка и исследование 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. При использовании скиталы ключом является диаметр цилиндра.

Дешифрование — обратный шифрованию процесс. При дешифрировании 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.

Существует несколько классификаций шифров.

По характеру использования ключа алгоритмы шифрования делятся 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.