ТУСУР

Теория электрической связи

Часть 8

Профессор кафедры радиотехнических систем, д.т.н. Юрий Павлович Акулиничев

Шифрование

Цели шифрования:

1) обеспечение конфиденциальности, то есть воспрепятствование раскрытию смысла сообщения, перехваченного незаконным пользователем;

2) аутентификация, то есть предотвращение передачи по сети сообщений, незаконно внедрённых в открытый канал (см. выше); 3) обеспечение электронной подписи, то есть убедительной гарантии того, что данное сообщение было передано конкретным лицом и ни кем иным;

4) идентификация, то есть проверка того, что оборудование, используемое для передачи, соответствует стандарту, не находится в розыске и т.п.

Шифрование

После надежного шифрования для стороннего наблюдателя сигнал выглядит как случайная последовательность символов (в ней не обнаруживаются какие-либо закономерности и связи).

Ключ (К) – это набор символов и численных значений, определяющих конкретное шифрующее преобразование из семейства криптографических преобразований.

Законный получатель сообщения должен обладать ключом.

Шифрование является единственным способом защиты информации при передаче сигналов в открытых каналах.

Возможны блочное шифрование и поточное шифрование.

История криптографии

Скитала, также известная как «шифр древней Спарты», также является одним из древнейших известных криптографических устройств.

Скитала представляла собой длинный стержень, на который наматывалась лента из пергамента. На ленту наносился текст вдоль оси скиталы, так, что после разматывания текст становился нечитаемым. Для его восстановления требовалась скитала такого же диаметра.

Считается, что автором способа взлома шифра скиталы является Аристотель, который наматывал ленту на конусообразную палку до тех пор, пока не появлялись читаемые куски текста.

История криптографии

Первым действительно криптографическим инструментом можно назвать линейку Энея, реализующей шифр замены. Вместо диска использовалась линейка с отверстиями по числу букв алфавита, катушкой и прорезью. Для шифрования нить протягивалась через прорезь и отверстие, после чего на нити завязывался очередной узел. Для дешифрования необходимо было иметь саму нить и линейку с аналогичным расположением отверстий. Таким образом, даже зная алгоритм шифрования, но не имея ключа (линейки), прочитать сообщение было невозможно.[15]

Во II веке до н. э. в Древней Греции был изобретён Квадрат Полибия. В нём буквы алфавита записывались в квадрат 5 на 5 (при использовании греческого алфавита одна ячейка оставалась пустой), после чего с помощью оптического телеграфа передавались номер строки и столбца, соответствующие символу исходного текста (на каждую букву приходилось два сигнала: число факелов обозначало разряд буквы по горизонтали и вертикали)[18].

Некоторые исследователи полагают, что это можно рассматривать как первую систему, уменьшавшую (сжимавшую) исходный алфавит, и, в некотором смысле, как прообраз современной системы двоичной передачи данных.

История криптографии

Шифр Цезаря

Цезарь использовал в переписке моноалфавитный шифр, вошедший в историю как “шифр Цезаря”. В шифре Цезаря каждая буква алфавита циклически сдвигается на определённое число позиций. Величину сдвига можно рассматривать как ключ шифрования. Сам Цезарь использовал сдвиг на три позиции.

Асимметричные системы шифрования (с открытым ключом)

Метод RSA (авторы Rivest – Shamiz - Adleman)

Шифрование Y X e mod n

Дешифрование X Y d mod n