Снова здравствуйте! Продолжаем серию статей «Криптография».
В этой части мы в двух словах поговорим об истории криптографии. А именно рассмотрим, какие периоды выделяются и какие шифры фигурировали в этих периодах.
Первый период
(приблизительно с 3-го тысячелетия до н. э.)
Характеризуется использованием моноалфавитных шифров, основным принципом которых является замена алфавита исходного текста другим алфавитом через замену букв другими буквами или символами.
Наиболее известные шифры данного периода:
- Шифр Цезаря
Известный также, как шифр сдвига, где каждый символ в открытом тексте заменяется символом, находящимся правее/левее в текущем алфавите на определенное число позиций.
Цезарь, например, использовал сдвиг = 3.
По традиции, калькулятор
P.S. Не трудно догадаться, что в современных реалиях использование данных шифров непреемлемо как минимум потому, что их криптостойкость ужасно мала (можно сказать равна 0).
Второй период
(приблизительно с IX века на Ближнем Востоке и с XV века в Европе — до начала XX века)
Знаменателен введением в обиход полиалфавитных шифров, который является совокупностью шифров простой замены, которые используются для шифрования очередного символа по некоторому правилу.
Самый известный полиалфавитный шифр - шифр Виженера.
Суть шифра заключается в многократном использовании шифра Цезаря с использованием ключа шифрования.
Рассмотрим пример для понимания работы шифра:
Открытый текст - subscribetomychannel (20 символов)
Ключ шифрования - learnpc (каждая буква обозначает цифру (позицию в алфавите), на сколько надо делать сдвиг).
P.S. ключом можно использовать цифры вместо букв (например, 12;5;1;18;14;16;3)
Чтобы у нас было понимание, какой сдвиг необходимо использовать на каждый символ открытого текста, необходимо «расширить» ключ шифрования (сделать его такой же длины, как и исходный текст), следовательно, ключ шифрования станет learnpclearnpclearnp (20 символов).
Используя квадрат Виженера (см. картинку выше), зашифруем сообщение:
Первый символ ключа (L) - 12 буква алфавита, следовательно первый символ сообщения (S) будет со сдвигом на 12. Учитывая, что счет мы начинаем со следующего символа алфавита, получаем первый символ зашифрованного сообщения (E).
Путем не сложных математических вычислений, получаем следующие результаты:
SUBSCRIBETOMYCHANNEL - открытый текст
LEARNPCLEARNPCLEARNP - ключ
EZCKQHLNJUGAOFTFOFSB - зашифрованный текст
Третий период
(с начала и до середины XX века)
Период характеризуется внедрением электромеханических устройств в работу шифровальщиков.
Самое известное устройство данного периода - электромеханическая роторная машина «Энигма».
Принцип работы устройства заключался в использовании роторов и рефлектора.
Каждый ротор имел начальное состояние, а также 26 сечений (на каждую букву алфавита) + 26 контактов для взаимодействия с соседними роторами. При каждом нажатии роторы смещались относительно друг друга, что явно усложняло взлом шифра.
Рефлектор служил для замыкания цепи, но также участвовал в алгоритме.
Четвёртый период
(с середины до 70-х годов XX века)
Период перехода к математической криптографии. Американец Клод Шеннон (инженер, криптоаналитик и математик), являющийся основателем «Теории информации» в своих работах приводит строгие математические определения количества информации, передачи данных, энтропии, функций шифрования.
Обязательным этапом создания шифра считается изучение его уязвимости для различных известных атак — линейного и дифференциального криптоанализа. Однако до 1975 года криптография оставалась «классической» или же, более корректно, криптографией с секретным ключом.
Современный период
(с конца 1970-х годов по настоящее время)
Отличается зарождением и развитием нового направления — криптография с открытым ключом. Её появление знаменуется не только новыми техническими возможностями, но и сравнительно широким распространением криптографии для использования частными лицами.
Разбор современных методов шифрования мы начнём уже в следующей статье.