Проект: криптография и стенография

Федеральное государственное образовательное бюджетное

учреждение высшего образования

«Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации» (Финуниверситет)

Самарский финансово-экономический колледж

(Самарский филиал Финуниверситета)

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ПО МАТЕМАТИКЕ

На тему: Криптография и стенография

Студента Барабановой Екатерины Александровны Группы 309 Форма обучения: очная

Программа подготовки специалистов среднего звена По специальности 38.02.01 Экономика и бухгалтерский учет (по отраслям)

Руководитель В.П. Петрова

Самара 2024

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................................................

1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ КРИПТОГРАФИИ И СТЕНОГРАФИИ.................................................................................................

   1. Понятие и сущность криптографии и стенографии, их виды………………………………………………….........................................

   2. История криптографии и стенографии.............................................................

СТЕНОГРАФИИ.....................................................................................................

2.1. Создание шрифта. Проведение эксперимента и его результаты.....................

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................................

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ..........................................

Приложения

Люди уже давно быстрыми шагами продвигаются из реального мира в цифровой. Современные технологии захватывают планету, не обходя стороной ни одного человека. Сегодня невозможно представить свою жизнь без мобильных гаджетов и Интернета.

Актуальность темы данного проекта заключается в том, что в наше время - время технологий появилось множество доступных источников информации, приложений, заменяющих нам вещи из реального мира. В связи с этим многие люди начали терять авторские права, появилось множество мошенников, пытающихся украсть информацию и использовать ее в своих целях.

Криптография и стенография направлены на защиту от мошенников и предупреждение их атак.

Цель проекта - изучение видов криптографии и стенографии, их сущность и истории.

Задачи:

− Изучить понятие и историю криптографию и стенографии;

− Познакомиться с видами криптографии и стенографии; − Осуществить шифрование и дешифрование.

Объект исследования проекта - криптография и стенография

Предмет исследования проекта - виды и методы шифрования

Методами исследования, применяемые при написании проекта, являются теоретический, практический, анализ, табличный, исторический.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Криптография — это наука о защите информации с помощью математических методов и алгоритмов. Термин образован от греческих слов kryptos— ‘скрытый’ и graphein— ‘писать’.

Основная цель криптографии — обеспечить безопасность передачи информации между сторонами, которые могут быть подвержены атакам или угрозам мошенников.

Основные принципы:

− конфиденциальность. Данные открыты только тем, у кого есть разрешение;

− целостность, то есть сохранность и неизменность данных во время их передачи. Криптографический алгоритм должен гарантировать, что информация будет доставлена пользователю в исходном виде, даже если для нее используется сеть, доступная для всех;

− невозможность отказа от ответственности. Этот принцип гарантирует, что человек не сможет отказаться, сославшись на ошибку или подмену со стороны алгоритма. Сообщение закреплено за автором;

− аутентификация, то есть гарантия подтверждения личности пользователя в системе.

Вот какие задачи выполняет криптография:

− передаваемая информация доступна лишь тем, у кого есть ключ. То есть, несанкционированный доступ исключен;

− подлинность сообщения (его источник всегда может быть проверена адресатом);

− целостность тоже можно проверить, то есть убедиться, что данные в ходе пересылки не претерпели изменений;

− отправка и пересылка гарантированы (ни одна из сторон не может отменить передачу).

Современная криптография совсем не похожа на перестановку букв. Для шифрования и безопасной передачи данных используются алгоритмы, которые невозможно «разгадать». Речь идет об алгоритмах, основанных на математических преобразованиях — работать с ними способен только компьютер. Карандашом и листком бумаги уже не обойтись. Чаще всего используются три криптографических метода, каждый из которых имеет преимущества и недостатки.

СТЕНОГРАФИЯ, стенографии, мн. нет, жен. (от греч. stenos узкий и grapho пишу). Способ письма посредством особых знаков и сократительных приемов, дающий возможность быстро записывать устную речь.

Так как выбор значков для стенографии в основном произвольный, то из сочетаний различных значков образовалось бесчисленное множество стенографических систем, имеющих каждая свои достоинства и недостатки. Системы эти могут быть подразделены на 2 группы: в одних основами знаков служат геометрические элементы (точка, прямая линия, круг и его части) и все сочетания букв имеют вид геометрических фигур; это так называемые геометральные системы, наиболее употребляемые в Англии и Франции. Другие системы образуют свои знаки из частей обыкновенных букв и за основание знаков принимают овал и черту, наклонённую вправо, как и в обыкновенном письме; это — графические системы, употребляемые преимущественно в Германии.

Последние системы более удобны для письма и более красивы в начертании. Как те, так и другие разнообразят основные знаки различными способами: символы различаются по своей высоте, по наклону, по занимаемому месту, по утолщению и т. д. Современная стенография стремится объединить все системы в одну, в которой по рациональному методу совмещались бы краткость, последовательность и лёгкость изучения; стараются обосновать стенографию на более или менее точных статистических и экспериментальнофизиологических основаниях вместо прежнего произвола каждого изобретателя. Так как стенография пользуется для своих целей особенностями словопроизводства в данном языке, то при переносе системы стенографии с одного языка на другой требуются бо́льшие или меньшие изменения системы.

Как средство записывать произносимые речи стенография употребляется почти во всех парламентах земного шара. Образцовым является стенографическое бюро при прусской палате депутатов, состоящее из 12 стенографов, такого же числа писцов, журналиста и главного редактора. Во время заседаний палаты стенографы работают по двое, и каждая пара чередуется в своих занятиях через каждые 10 минут; по окончании очереди освободившиеся стенографы уходят в особое помещение, где диктуют стенограмму писцам (в случае неясности текста сравниваются обе стенограммы); готовая рукопись передаётся для прочтения говорившим лицам, затем читается редактором. Определение в стенографы производится по конкурсу.

В данном проекте представлены лишь некоторые из видов и методов криптографии. Криптография — широкая область, и с течением времени появляются новые методы и алгоритмы, а также изменяются рекомендации по использованию в зависимости от текущих требований безопасности.

В настоящий момент во многих асимметричных криптосистемах вид преобразования определяется ключом. У пользователя есть два ключа- секретный и открытый. Открытый ключ публикуется в общедоступном месте, и каждый, кто захочет послать сообщение этому пользователю, зашифровывает текст открытым ключом. Расшифровать сможет только упомянутый пользователь с секретным ключом. Таким образом, отпадает проблема передачи секретного ключа, как в симметричных системах.

− симметричная. Использует один ключ для шифрования и расшифрования данных. Примером является AES, DES, 3DES, Blowfish;

− асимметричная (RSA). Использует пару ключей: публичный и приватный. Публичный ключ используется для шифрования, а приватный — для расшифровки. Примером является: RSA, ECC;

− хэширование. Преобразует данные в фиксированную длину хэша. Хэши используются для проверки целостности данных. Примером является:MD5, SHA-256, SHA-3;

− цифровые подписи. Используется для аутентификации отправителя и обеспечения целостности данных. Примером является: RSA (для подписей), ECDSA (эллиптические кривые для подписей);

− протоколы аутентификации. Обеспечивают безопасную идентификацию субъектов. Примером является: OAuth, Kerberos, OpenID;

− квантовая криптография. Использует свойства квантовой механики для создания безопасных криптографических систем. Примером является: Квантовая криптография на основе однофотонных источников, квантовое распределение ключей (Quantum Key Distribution).

Алгоритм RSA

RSA (фамилии создателей Rivest, Shamir и Adleman) — блочный криптографический алгоритм с открытым ключом. RSA стал первым алгоритмом такого типа, пригодным и для шифрования, и для цифровой подписи. Алгоритм используется в большом числе криптографических приложений.

Схема шифрования Эль Гамеля

Схема Эль Гамеля может быть использована как для шифрования, так и для цифровых подписей. Безопасность этой схемы обусловлена сложностью вычисления дискретных логарифмов в конечном числе.

Современная криптография стремится объединить все системы в одну, следуя рациональному методу, обладая краткостью, последовательностью и легкостью изучения. Ученые пытаются создать стенографию на более или менее точной статистической и экспериментальной физиологической основе, а на непроизвольных решениях отдельных изобретателей прошлого. Стенография использует особенности словопроизводства в одном языке в своих целях, поэтому при переносе системы стенографии с одного языка на другой приходиться вносить в нее изменения.

В настоящее время существует несколько основных систем или же видов стенографии. Сейчас мы вкратце обсудим каждую из них.

− Геометральные и курсивные системстраницы вносят многообразие в основные символы, и осуществляется это разными способами: символы различаются по своей вышине, по наклону, по занятому месту, по вздутию;

− Морфологические системы - знаками зафиксируются морфемы;

− Лексические системы - знаками фиксируются шумы;

− Альтернативная стенография- фоностенография на сегодняшний месяц представлена системой Терне-Александровой. Эти способы стремительной записи устной речи на разных языках народов мира без применения условных — не связанных со звучанием — письменных сокращений на основе особенных значков, способных образовать фразграф (компакт-знак целого и любого предложения).

1.2 ИСТОРИЯ КРИПТОГРАФИИ И СТЕНОГРАФИИ

История криптографии насчитывает около 4 тысяч лет. В качестве основного критерия периодизации криптографии возможно использовать технологические характеристики используемых способов шифрования. Первый период (приблизительно с 3-го тысячелетия до н. э.) характеризуется господством моноалфавитных шифров (основной принцип — замена алфавита исходного текста другим через замену букв другими буквами или символами). Второй период (хронологические рамки — с IX века на Ближнем Востоке с XV века в Европе до начала XX века) ознаменовался введением в обиход полиалфавитных шифров. Третий период (с начала и до середины XX века) характеризуется внедрением электромеханических аппаратур в работу шифровальщиков. При этом продолжалось использование полиалфавитных шифров. Четвёртый период — с середины до 70-х годов XX века — период перехода к математической криптографии. В работе Шеннона появляются строгие математические определения количества информации, передачи данных, энтропии, функций шифрования. Обязательным этапом создания шифра считается изучение его уязвимости к различным известным атакам — линейному и дифференциальному криптоанализу.

История стенографии

Ранние сокращенные символы были найдены в древнеегипетской цивилизации. Стенография процветала в Древнем Риме и Греции. Древнеримская система стенографии насчитывала около 5000 символов. В отличие от более поздней алфавитной стенографии, целое слово обозначалось одним символом. Исторические записи свидетельствуют о том, что Тирон, раб и секретарь великого оратора Цицерона, был создателем древнеримской стенографии. Латинские сокращенные символы до сих пор называют «тироновскими нотами».

Стенографическими записями пользовались ещё в XV веке в Пскове и Новгороде. В Москве скоростное письмо употреблялось ещё при Рюриковичах — в XVI веке. В 1858 году применялся стенографический алфавит, разработанный Михаилом Иваниным. 19 марта 1860 года появилась первая запись, сделанная по этому методу: диспут о происхождении Руси между академиком Погодиным и профессором Костомаровым.

Во второй половине XIX века необычайную популярность стенография приобрела среди учёных, журналистов, писателей и студентов. В начале XX века с появлением Государственной думы и необходимостью вести записи заседаний возникло целое стенографическое бюро, насчитывающее несколько десятков человек.

С приходом к власти большевиков упрощенному письму стали уделять ещё больше внимания. В 1920-е годы в СССР выходил специальный журнал «Вопросы стенографии», а в 1925 года прошла Всесоюзная конференция, посвящённая вопросам, связанным с этой профессией. Тогда же были созданы государственные Высшие курсы стенографистов. Скоростному письму обучали в нескольких советских школах и вузах, выходило множество учебников и книг по этой дисциплине. Специалистов, владеющих профессией стенографиста, насчитывалось несколько десятков тысяч.

Стенографическая машина появилась в начале XX века. В отличие от скоростной записи вручную, здесь использовались стандартные символы.

С середины XX века, после изобретения диктофона и магнитной записи звука, стенографическая машина практически вышла из оборота.

ГЛАВА 3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМИНЕНИЕ КРИПТОГРАФИИ И СТЕНОГРАФИИ

Каждый может составить собственный шифр, кто-то сложнее, кто-то проще, придумав просто любые обозначения для каждой буквы алфавита. Основываясь на этом, можно составить свой шифр. Таблица с ним приведена в приложении (таблица 1).

С помощью этой таблицы зашифрованы и даны попробовать расшифровать фразы. Задания приведены ниже.

Задание 1.

Агент 007, передавая важные сведения своему напарнику, закодировал сообщение придуманным шифром. Определите, какое сообщение закодировано в строчке, представлено в приложении (рисунок 1)

Решение:

Сопоставляя символы их кодам, расшифруем сообщение: из грязи в князи в рекордный срок.

Задание 2.

Мальчики играли в шпионов и закодировали сообщение придуманным шифром. Определите, сколько звуков содержит сообщение, представленное в приложении (рисунок 2)

Решение:

Сопоставляя символы их кодам, расшифруем сообщение: он за углом.

Задание 3.

С помощью таблицы 1 зашифруйте фразу “Пифагоровы штаны во все стороны равны.”

Решение:

Сопоставляя символы их кодам, получается сообщение, представленное в приложении (рисунок 3)

Все результаты работы людей представлены в диаграмме, которую можно увидеть в приложении (Диаграмма 1). У каждого человека была своя реакция на задания: кому-то эти упражнения очень понравились, а кто-то, увидев задания отказался от их выполнения.

В древности криптография использовалась для обеспечения конфиденциальности сообщений. Эта необходимость возникла с появлением письменности, которую в то время можно было рассматривать как своеобразную криптографическую систему. Однако вскоре многие стали понимать методы этой «шифровки», и поэтому требовался новый, более секретный способ передачи информации – особенно в военных целях. С тех пор люди продолжают совершенствовать защищенные методы шифрования, соревнуясь в изобретательности.

В наше время интерес к криптографии и её прикладным решениям резко возрос. Криптографические методы широко применяются для защиты интеллектуальной собственности. Они используются не только для передачи информации, но и в сотовой связи, при подключении к беспроводным сетям, а также в транспорте для защиты билетов от подделок и почты от спама. Все больше компьютерных сетей, включая глобальную сеть интернет, используются для передачи значительных объемов информации различного характера, включая государственную, военную, коммерческую и частную, и при этом не допускают доступ посторонних лиц.

Исходя из этого можно сделать следующие выводы: криптография, как и стенография как были, так и будут нужны человечеству, несмотря на то, как развивается наш мир и его население.

Знание различных способов кодирования помогает человеку легко ориентироваться в жизненных ситуациях: указания водителю автомобиля кодируются в виде дорожных знаков, музыкальное произведение кодируется c помощью знаков нотной грамоты, для записи шахматных партий и химических формул созданы специальные системы записи, географическая карта кодирует информацию о меcтноcти, азбука жеcтов помогает общатьcя людям, ограниченным в звуковом общении.

В ходе работы над проектом я узнала о различных видах шифрования сообщений, его историю, общие сведения о криптографии и стенографии, использовав аналитический, теоретический, исторический, табличный методы, а также способы эксперимента, с участием других людей. Все задачи проекта можно считать выполненными.

1. Бабаш, А. В., Криптографические методы защиты информации: учебник / А. В. Бабаш, Е. К. Баранова. — Москва: КноРус, 2024. — 189 с. — ISBN 9785-406-11913-6. — URL: https://book.ru/book/949929 (дата обращения: 23.01.2024).— Текст: электронный.

2.Данелян, Т. Я., Сборник лабораторных практикумов по курсу «Теория информации» (Общая теория информации): учебное пособие / Т. Я. Данелян, О. А. Козлова. — Москва: Русайнс, 2024. — 326 с. — ISBN 978-5-466-069464. — URL: https://book.ru/book/954067 (дата обращения: 15.02.2024). — Текст: электронный.

3.Медведев, В. А., Информационная безопасность. Введение в специальность Приложение: Тесты: учебник / В. А. Медведев. — Москва: КноРус, 2024. — 143 с. — ISBN 978-5-406-12625-7. — URL: https://book.ru/book/951878 (дата обращения: 06.03.2024).— Текст: электронный.

4.Егоров, В. П. Документоведение и документационное обеспечение управления в условиях цифровой экономики / В. П. Егоров, А. В. Слиньков.— 3-е изд, стер. — Санкт-Петербург: Лань, 2023. — 372 с. — ISBN 978-5-507-45999-5. — Текст: электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/292970 (дата обращения: 06.03.2024). —Режим доступа: для авториз. пользователей.

5.Ванина, А. Г. Персональная кибербезопасность: курс лекций: учебное пособие / А. Г. Ванина, Д. В. Орёл, С. В. Аникуев. — Ставрополь: СКФУ, 2022. — 137 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система.— URL: https://e.lanbook.com/book/386636 (дата обращения: 06.03.2024). — Режим доступа: для авториз. Пользователей.

Интернет- ресурсы

6.https://turbo.pikabu.ru/story/stenografiya_tayna_raskryita_4070043

7.https://strangeplanet.ru/2020/10/29/стенография-от-древности-до-наших-дне/

8.https://www.studmed.ru/view/pigarev-ayu-kurs-sovremenoystenografii_15c194a68cc.html

9.https://kaspersky-ru.turbopages.org/kaspersky.ru/s/resourcecenter/definitions/what-is-cryptography

10.https://www.banki.ru/wikibank/kriptografia/

ПРИЛОЖЕНИЕ.

Приложение. Таблица 1.

Приложение. Рисунок 1

Приложение. Рисунок 2

Приложение. Рисунок 3

Приложение. Диаграмма 1