Криптография – наука о тайнописи. Учебное пособие

КВАНТОВАЯ И ПОСТКВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯ

Американский ученый П. Шор в 1994 году представил алгоритм, который может быть реализован на квантовом компьютере и привести к потере криптостойкости ряда криптографических алгоритмов. В частности, алгоритм способен решить задачи факторизации целых чисел и дискретного логарифмирования за сравнительно небольшое время за счет распараллеливания вычислений.

В настоящее время в быстро развивающемся технологическом мире все более реальными становятся перспективы создания квантового компьютера. Идея построения компьютера на принципах квантовой механики приобрела популярность в XXI веке в связи с прогнозированием ряда ученых резкого скачка в их производительности по сравнению с классическими электронными компьютерами. Это станет прорывом и для современной криптографии — резко возрастет угроза взлома многих существующих криптосистем, стойкость ряда использующихся в настоящее время криптографических систем может существенно понизиться. Исходя из этого, может возникнуть необходимость увеличения длины ключей в несколько раз, однако резкое увеличение длины ключей негативно скажется на производительности и, возможно, надежности алгоритмов.

Вместе с тем, создание квантовых вычислительных машин не является однозначно ближайшей перспективой. Эта техническая задача весьма сложна в силу природы квантовых частиц, которые могут немедленно переходить

61

из вполне определенного состояния в несколько разных случайных состояний (число которых больше 2).

Всвязи перспективами создания квантового компьютера становится все более актуальным создание так называемых постквантовых криптосистем, которые обеспечат достаточно высокий уровень безопасности в новых условиях, когда в криптоанализе найдут применение квантовые вычислители.

В2016 году Национальный Институт Стандартов и Технологий США объявил о старте конкурса на создание новых постквантовых аналогов существующим алгоритмам. Для участия в первом раунде конкурс были допущены 69 заявки, среди которых было 20 схем электронной подписи.

При оценке выдвинутых на конкурс алгоритмов применяются три основных критерия: быстродействие, безопасность и характеристики алгоритмов. Подведение итогов конкурса многое прояснит.

62

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

История развития криптографии замечательна многими интересными научными находками и увлекательными событиями. А в XX — начале XXI вв. история оказалась чрезвычайно насыщенной. К основным событиям последних веков относятся:

•переход от ручных шифров к машинным и электронным шифрам;

•разработка блочных и двухключевых систем для защиты компьютерной информации;

•бурное развитие научной составляющей криптографии и смежных наук;

•развитие компьютерных сетей с разработкой новых технологий вычислений (квантовых, кластерных, распределенных).

63

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ

1.В прямоугольную таблицу размера 5 строк на 8 столбцов запишите в строки открытый текст «Разработ-

ка шифров и методов дешифрования есть…» и выпишите шифрованный текст, считывая содержимое таблицы по столбцам.

2.Используя таблицу Т-7 шифра Цезаря зашифруйте сообщение «Поздравляю с Новым годом».

3.При каком сдвиге n шифра Цезаря можно прочитать шифрованное сообщение «обшйобжнрсжетубгмжойж»?

4.Постройте по лозунгу «РЕВОЛЮЦИЯ» таблицу Виженера размера 33×33 для русского языка. С помощью этой таблицы зашифруйте по лозунгу «АЛГОРИТМ» сообщение «СТРОГО СОБЛЮДАЙТЕ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ».

5.С помощью шифра Вернама по модулю 10 зашифровано открытое сообщение «СИГНАЛ К НАСТУПЛЕНИЮ»,

врезультате получено шифрованное сообщение «545602 631808765922345352517659087665». Определите клю-

чевую последовательность.

64

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Нечаев В.И. Элементы криптографии (Основы теории защиты информации): Учеб. пособие для ун-тов и пед. вузов / Под ред. В.А. Садовничего. — М.: Высш. шк., 1999. — 109 с.

2.Фомичев В.М. Методы дискретной математики в криптологии. — М.: Диалог-МИФИ, 2010. — 424 с.

3.Фомичев В.М., Мельников Д.А. Криптографиче-

ские методы защиты информации. В 2-х ч.: Учебник для академического бакалавриата / Под ред. В.М. Фомиче-

ва. — М.: ЮРАЙТ, 2016. — 454 с.

4.Столпаков Б.В., Никонов В.Г. «Чтоб было в тех зем-

лях не знатно». Исторические свидетельства о начале и становлении российской криптографии (XVI-XVII века): Монография. — М.: Авангард, 2016. — 256 с.

5.Бутырский Л.С., Ларин Д.А., Шанкин Г.П. Криптогра-

фический фронт Великой Отечественной. — М.: Гелиос АРВ, 2017. — 688 с.

6.Kahn D. The codebreakers, the story of secret writing. — Mc Millan NY, 1967.

65