Внеурочное мероприятие "Шифровка-дешифровка"

Краткий очерк по истории криптографии.

Краткий очерк по истории криптографии. 

     Криптография (в переводе с греческого языка — тайнопись) - это область научных, прикладных, инженерно-технических исследований и практической деятельности, которая связана с обеспечением информационной безопасности, а также преодолением криптографических средств защиты информации (криптоанализ).

     Основным понятием криптографии является понятие шифра. Шифр является совокупностью некоторых алгоритмов, преобразующих открытый конфиденциальный текст в хаотический набор знаков (букв, чисел или специально придуманных символов), называемый шифртекстом. Алгоритм шифрования является обратимым, то есть позволяет из шифртекста восстановить исходный текст. Процесс преобразования шифрованного текста в открытый называется расшифрованием. Эти преобразования зависят от секретного ключа. Смена ключа приводит к появлению другого шифртекста. Приведем примеры шифров, которые человечество использует с глубокой древности. 

Шифр простой замены. 

     Шифр простой заменыхарактеризуется тем, что при его использовании отдельные части открытого текста заменяются некоторыми эквивалентами. Для построения шифра простой замены необходимо выписать буквы алфавита (в алфавитном порядке) и под ними подписываются произвольно переставленные буквы этого алфавита, группы цифр или различные символы, например:

АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЫЬЭЮЯ

ПЕЦЧЖРЭАНВОЗТБСИУФГХЛЩДЯЬЮКШЫМ 

(для сокращения длины ключа в русском языке буква Ё заменяется на Е,Й на И, Ъ на Ь)

или:

а б в г д е ...

01 25 31 47 59 96...

или:

abcdtf...

!@#$%*...

     Данная подстановка однозначно задает соответствие между знаками открытого и шифрованого текста и является ключом.

Зашифруем слово «криптография» по первому ключу, получим следующий шифртекст:

ВИНСФБЧИПХНМ.

      Последний случай описан в известном рассказе А. Конан-Дойля «Пляшущие человечки». Там буквы открытого текста заменялись на забавные фигурки и шифртекст выглядел как детский рисунок. 

Тогда слово CAESAR (Цезарь) шифровалось бы так ZXHVXU. Преемник Цезаря - Октавиан Август использовал такой же шифр, но со сдвигом на 4 буквы.

     Первый шифровальный прибор – сциталу (другой вариант написания скитала) создали в Спарте примерно в V–VI веках до нашей эры. В отличие от применявшихся в древности шифров замены здесь был реализован шифр перестановки. Сцитала упоминается в трудах историка Ксенофонта [13]. Другой греческий историк Плутарх так описывает способ шифрования с помощью этого прибора:

     «Отправляя к месту службы начальника флота или сухопутного войска, эфоры (военачальники – авт.) вручают отъезжающему круглую палку (цилиндрической формы – авт.). Другую, совершенно одинаковой длины и толщины, оставляют себе. Эти палки и называют скиталами. Когда эфорам нужно сообщить какую-нибудь важную тайну, они вырезают длинную и узкую, вроде ремня, полосу папируса, плотно, без промежутков наматывают ее на свою скиталу и пишут на нем текст. Затем снимают полосу и без палки отправляют ее военачальнику. Так как буквы на ней стоят без всякой связи, разбросаны в беспорядке, прочитать написанное он может, только взяв свою скиталу и намотав на нее вырезанную полосу, чтобы, водя глазами вокруг палки и переходя от предыдущего к последующему, иметь перед собой связное сообщение» [14]. Ключом является диаметр цилиндра. 

     Одним из первых дешифровальщиков древности был знаменитый греческий философ Аристотель (384-322 до н.э.). Этот выдающийся ученый, участник Академии Платона, учитель Александра Македонского, охватил почти все доступные в то время знания. Перед математикой его заслуга в том, что он дал первое систематическое изложение логики и теории доказательств. В криптографии Аристотель известен как автор способа дешифрования сциталы. Он предложил использовать для этого конусообразное «копье», на которое наматывался перехваченный ремень, который передвигался по оси до того положения, пока не появлялся осмысленный текст.

     Применял шифрование и другой великий математик древности – Пифагор. Знаменитый греческий философ Платон отмечает, что "с великим трудом и большой ценой добыл один из манускриптов Пифагора, который никогда не записывал свое эзотерическое учение иначе, как тайными знаками и под различными символами". Впоследствии Платон передал шифрованный текст Пифагора Аристотелю.

     В эпоху средневековья у арабов зародилось искусство криптоанализа, и ему было посвящено большое количество книг. В Европе большие достижения в области криптографии имели место в эпоху Возрождения. Среди людей внесших вклад в криптографию того времени были известные ученые и политические деятели, в том числе и математики. 

      Леон Баттиста Альберти (1404-1472) итальянский ученый, архитектор, теоретик искусства. Автор ряда научных трактатов по архитектуре, писал также поэмы, басни, комедии, музыку. Он был одним из лучших органистов своего времени. В области криптографии заслугой Альберти стали 25 страничный «Трактат о шифрах» - опубликовал первую в Европе книгу, посвященную криптоанализу, и изобрел устройство, реализующее шифр многоалфавитной замены, получившее название «диск Альберти». Принцип построения этого шифра заключается в следующем для шифрования используются не один как в простой замене, а несколько шифралфавитов. Первая буква шифруется по первому шифралфавиту, вторая по второму и т.д. «Диск Альберти» состоял из двух дисков – внешнего неподвижного (на нем были нанесены буквы в алфавитном порядке и цифры 1,2,3,4) и подвижного внутреннего диска на котором буквы были переставлены. Процесс шифрования заключался в нахождении буквы открытого текста на внешнем диске и замене ее на букву с внутреннего диска, стоящую под ней. После этого внутренний диск сдвигался на одну позицию и шифрование второй буквы производилось уже по новому шифралфавиту.