1) Основные понятия криптографии

2) Докомпьютерная криптология – основные шифры

3) Требования к криптосистемам

4) Симметричные криптосистемы

5) Перестановки

6) Системы подстановок

7) Гаммирование

8) Датчики ПСЧ

9) Симметричные методы шифрования. Система DES и её свойства.

10) AES бла бла бла Rijndael

11) Стандарт шифрования данных ГОСТ 28147-89

12) Системы с открытым ключом

13) Алгоритм RSA

14) Шифр Эль-Гамаля

15) Криптосистемы на основе эллиптических уравнений

16) Электронная подпись

17) Электронная подпись на основе алгоритма RSA

18) Цифровая сигнатура

19) Управление ключами

20) Генерация ключей

21) Накопление ключей

22) Распределение ключей.

23) Проблемы и перспективы криптографических систем

24) Шифрование больших сообщений и потоков данных

25) Использование блуждающих ключей

26) Шифрование, кодирование и сжатие информации

27) Реализация криптографических методов

1) Основные понятия криптографии

Криптоло́гия (от др.-греч.κρυπτός — скрытый и λόγος — слово) — наука, занимающаяся методами шифрованияи дешифрования. Криптология состоит из двух частей — криптографиии криптоанализа. Криптография занимается разработкой методов шифрования данных, в то время как криптоанализ занимается оценкой сильных и слабых сторон методов шифрования, а также разработкой методов, позволяющих взламывать криптосистемы.

Криптография — наука о методах обеспечения конфиденциальности и аутентичности информации. Математическая криптография возникла как наука о шифровании информации, т.е. как наука о криптосистемах. В классической модели системы секретной связи имеют место два полностью доверяющих друг другу участника, которым необходимо передавать между собой информацию, не предназначенную для третьих лиц. Такая информация называется конфиденциальной или секретной. Задача обеспечения конфиденциальности, т.е. защита секретной информации от противника - первая задача криптографии.

Изначально криптография изучала методы шифрования информации — обратимого преобразования открытого (исходного) текста на основе секретного алгоритма и/или ключа в шифрованный текст (шифртекст). Традиционная криптография образует раздел симметричных криптосистем, в которых зашифрование и расшифрование проводится с использованием одного и того же секретного ключа. Помимо этого раздела современная криптография включает в себя асимметричные криптосистемы, системы электронной цифровой подписи (ЭЦП), хеш-функции, управление ключами, получение скрытой информации, квантовую криптографию. 

Возникают две основные задачи по их защите от несанкционированного доступа:

• Обеспечение уверенности получателя в том, что документ подлинный и корректный, т.е. при передаче не был подменен или отредактирован;

• Обеспечение невозможности доступа посторонних лиц к содержанию документа.

Ключ — секретная информация, используемая криптографическим алгоритмом при шифровании/расшифровке сообщений, постановке и проверке цифровой подписи, вычислении кодов аутентичности (MAC). При использовании одного и того же алгоритма результат шифрования зависит от ключа. Для современных алгоритмов сильной криптографии утрата ключа приводит к практической невозможности расшифровать информацию. 

ЭЦП— реквизит электронного документа, предназначенный для защиты данного электронного документа от подделки, полученный в результате криптографического преобразования информации с использованием закрытого ключа электронной цифровой подписи и позволяющий идентифицировать владельца сертификата ключа подписи, а также установить отсутствие искажения информации в электронном документе, [1] а также обеспечивает неотказуемость подписавшегося.

Криптосистема состоит из пространства ключей, пространства открытых текстов, пространства шифротекстов и алгоритмов зашифрования и расшифрования.

2) Докомпьютерная криптология – основные шифры

Наиболее известный шифр древности - шифр Цезаря, описанный историком Древнего Рима Светонием. Гай Юлий Цезарь использовал в своей переписке шифр собственного изобретения. Применительно к современному русскому языку он состоял в следующем. Выписывался алфавит: А, Б, В, Г, Д, Е,...,; затем под ним выписывался тот же алфавит, но со сдвигом на 3 буквы влево. Для его взлома можно использовать метод грубой силы.

Одним из первых приборов, реализующих шифр перестановки, является так называемый прибор СЦИТАЛЛА. Он был изобретен в древней "варварской" Спарте во времена Ликурга; Рим быстро воспользовался этим прибором. Для зашифрования текста использовался цилиндр заранее обусловленного диаметра. На цилиндр наматывался тонкий ремень из пергамента, и текст выписывался построчно по образующей цилиндра (вдоль его оси). Затем ремень сматывался и отправлялся - получателю сообщения. Последний наматывал его на цилиндр того же диаметра и читал текст по оси цилиндра. В этом примере ключом такого шифра являлся диаметр цилиндра и его длина, которые, по существу, порождают двухстрочную запись, указанную выше.

Интересно, что изобретение дешифровального устройства "АНТИСЦИТАЛЛА" приписывается великому Аристотелю. Он предложил для этого использовать конусообразное "копье", на которое наматывался перехваченный ремень, который передвигался по оси до того положения, пока не появлялся осмысленный текст.

Более современным и достаточно распространенным алгоритмом является шифр Вержиннера. В нем шифрование ведется с помощью большой таблицы, состоящей из множества шифров Цезаря с разными смещениями. Алгоритм шифрования следующий: ключевое слово записывается циклически так, чтобы соответствовать длине шифруемого сообщения; далее берутся соответствующие буквы сообщения и ключа, и находиться буква в таблице, находящаяся на пересечении строки и столбца данных двух букв. Эта буква и заноситься в шифротекст.

Данный алгоритм делает неприменимым частотный анализ. Тем не менее, в 1854 г Чарльз Беббидж разработал метод вскрытия шифра. Вскрытие Беббиджа использует тот факт, что в шифре Вержиннера ключ повторяется, а, следовательно, разные участки сообщения могут шифроваться одними и теми же буквами ключа.