Кодирование информации с использованием шифра Цезаря.

Кодирование информации.

Для передачи, хранения и переработки информации в различных системах необходимы знания теории кодирования.

Теория кодирования – это раздел теории информации, изучающий способы отождествления сообщений с отображающими их сигналами. Задачей теории кодирования является согласование источника информации с каналом связи.

Объектом кодирования служит как дискретная, так и непрерывная информация, которая поступает к потребителю через источник информации.

Кодирование – это преобразование информации в форму, удобную для передачи по определенному каналу связи. Декодирование (обратная операция) – восстановление принятого сообщения из закодированного вида в общепринятый, доступный для потребителя.

В теории кодирования существует ряд направлений:

- статистическое или эффективное кодирование;

- помехоустойчивое кодирование;

- корректирующие коды;

- циклические коды;

- арифметические коды и др.

1. Защита информации

В наше время потребность в кодировании информации не менее актуальна, чем в былые времена. Шифруется дипломатическая и экономическая корреспонденция, военные сообщения и медицинские диагнозы.

Кодирование имеет значение не только в конспиративных целях для шифровки информации. Так, в математике с помощью кодирования изучение одних объектов заменяют изучением других, более доступных или уже известных. Ярким примером кодирования в математике является метод координат, введенный Декартом, который дает возможность изучать геометрические объекты через их аналитическое выражение в виде чисел, букв и их комбинаций – формул.

Во все времена шифры являлись государственной тайной, требующей соответствующей защиты от любых посягательств. Так, в годы Второй мировой войны в группе дешифровки англичан успешно трудился английский математик Алан Матисон Тьюринг (1912-1954). Благодаря работе этой группы англичане владели способом дешифровки немецкой криптосистемы и своевременно узнавали о планах противника.

С появлением управляющих систем, роль кодирования существенно возросла и изменилась, так как без кодирования невозможна передача информации. В связи с развитием телекоммуникационных систем и широким использованием вычислительной техники для обработки и хранения информации возникла новая область знаний – информационная безопасность.

Проблемами защиты информации занимается наука криптология (от греч. - тайный), состоящая из криптографии и криптоанализа. Криптография – это поиск и исследование математических методов преобразования информации. Криптоанализ – это принцип расшифровки сообщений без знания ключа.

2. Связь математики и кодирования информации

Криптоаналитики часто пользуются математическими методами при работе с информацией. Так, методы декодирования включают в себя решение различных уравнений. Знания математики нужны для того, чтобы, во-первых, найти простую, но надежную систему кодирования, недоступную для расшифровки посторонним лицам, во-вторых, найти способы декодирования чужой системы тайнописи, чужих кодов. Например, механическая замена одних букв или чисел другими – подстановки Цезаря – достаточно легко поддается дешифровке.

Каждая буква открытого текста заменяется третьей после нее буквой в алфавите, который считается написанным по кругу, т.е. после буквы «я» следует буква «а». Можно было заменять и не только третьей, главное, чтобы тот, кому посылается зашифрованное сообщение, знал эту величину.

Причем сам процесс декодирования аналогичен решению неопределенных уравнений со многими неизвестными. В отличие от любой шифровки, в основе принципа кодирования лежит замена исходной информации цифрами.

Сэр Фрэнсис Бэкон (1561-1626), английский писатель и философ, лорд-канцлер елизаветинской эпохи, автор двухлитерного кода, доказал в 1580 г., что для передачи информации достаточно двух знаков. Ф. Бэкон сформулировал три требования к шифру. Шифр должен быть: несложен (прост в работе), надежен (труден для дешифровки посторонним), скрытен (не должен вызывать подозрений).