Шифрование — это обратимое преобразование открытой информации в зашифрованную, недоступную для понимания посторонних с целью сокрытия информации от неавторизованных лиц и предоставления доступа к ней авторизованным пользователям.
Главным образом, шифрование служит для соблюдения конфиденциальности передаваемой информации, но также с ее помощью обеспечиваются:
Целостность. Шифрование используется для предотвращения изменения информации при передаче или хранении.
Идентифицируемость. Шифрование используется для аутентификации источника информации и предотвращения отказа отправителя информации от того факта, что данные были отправлены именно им.
Первопроходцами шифрования были египтяне. Древняя египетская культура подарила нам не только величественного сфинкса и монументальные гробницы-пирамиды, но и первую тайнопись. Обнаруженные при раскопках иероглифы, которыми покрыты стены древнеегипетских жилищ, представляют собой незнакомые египтологам знаки. Ведущие специалисты области считают, что вместо обычных для египтян иероглифов использовались не совпадающие с ними символы. Около 1900 г до н.э. писарь Хнумхотепа II описывал жизнь своего уже усопшего господина в его гробнице. Среди иероглифов он использовал несколько необычных символов, которые скрывают прямое значение текста. Эта надпись была сделана не обычными, а видоизмененными иероглифами, тем не менее она все равно читается без знания каких-либо специальных ключей. Такой метод шифрования фактически представляет собой шифр подстановки, когда элементыисходного текста заменяются другими элементами по определенным правилам.
Еще один известный шифр – древнесемитский атбаш, приблизительно 600 г. до н.э. Здесь информацию запутывали самым простым способом − с помощью подмены букв алфавита. Криптограммы на атбаше встречаются в Библии.
А в Древней Спарте пользовались скиталой – шифром из цилиндра и обвивающей его полоски пергамента. Текст писали в строку на пергаменте. После разматывания ленты текст превращался в шифр, прочитать который было возможно, только имея цилиндр такого же диаметра. Спартанская скитала стала одним из первых криптографических устройств.
В IV столетии до н.э. Эней Тактик придумал шифровальный диск, названный впоследствии его именем. Для записи сообщения в отверстия диска с подписанными рядом с ними буквами последовательно продевалась нить. Чтобы прочитать текст, нужно было всего лишь вытягивать нить в обратной последовательности. Это и составляло основной минус устройства – при наличии времени шифр мог быть разгадан любым грамотным человеком. Зато, чтобы быстро «стереть» информацию с диска Энея, нужно было всего лишь вытянуть нить или разбить устройство.
Одним из первых документально зафиксированных шифров является шифр Цезаря (около 100 г. до н.э.). Его принцип был очень прост: каждая буква исходного текста заменялась на другую, отстоящую от нее по алфавиту на определенное число позиций. Зная это число, можно был разгадать шифр и узнать, какие тайны Цезарь передавал своим генералам.
В Средние века в Европе считалось, что криптография была тесно связана с магией и каббалой. В Древней Руси тоже были свои способы тайнописи, например литорея, которая делилась на простую и мудрую. В мудрой версии шифра некоторые буквы заменялись точками, палками или кругами. В простой литорее, которая еще называлась тарабарской грамотой, все согласные буквы кириллицы располагались в два ряда. Зашифровывали письмо, заменяя буквы одного ряда буквами другого.
В эпоху Возрождения криптография переживает подъем.Начинается период формальной криптографии, связанный с появлением надежных шифров. Около 1466 года итальянский ученый Леон Альберти изобретает шифровальный диск, состоящий из двух частей: внешней и внутренней. На неподвижном внешнем диске был написан алфавит и цифры. Внутренний подвижный диск также содержал буквы и цифры в другом порядке и являлся ключом к шифру. Для шифрования нужно было найти нужную букву текста на внешнем диске и заменить ее на букву на внутреннем, стоящую под ней. После этого внутренний диск сдвигался, и новая буква зашифровывалась уже с новой позиции. Таким образом, шифр Альберти стал одним из первых шифров многоалфавитной замены, основанных на принципе комбинаторики.
Самым известным шифровальщиком XVI века считается дипломат и алхимик из Франции Блез де Виженер, придумавший абсолютно стойкий шифр, в котором использовалось 26 алфавитов, а порядок использования шифра определялся знанием пароля.
В 1837 году Сэмюэль Морз изобрел электрический телеграф, который считается первым средством телекоммуникации на расстоянии, основанном на электричестве. Электрический телеграф — система обмена текстовыми сообщениями «точка-точка», которая в основном использовалась с 1840-х годов до середины XX столетия, когда она была медленно заменена другими телекоммуникационными системами. Постоянное стремление увеличить скорость передачи информации на большие расстояния и сделать её более надёжной, не зависящей от разных случайных обстоятельств, погоды и т. п., привело постепенно к замене оптических телеграфов электрическими или, лучше сказать, электромагнитными.
Изобретение телеграфа оказало большое влияние на шифровальное дело. Прежние шифры вмиг перестали работать, при этом потребность в качественном шифровании только возрастала в связи с чередой крупных военных конфликтов.
С 1854 года британские военные применяют шифр Плейфера, в основе которого – шифрование биграмм, или пар символов. Во Второй Мировой войне противники уже использовали мобильные электромеханические шифраторы, шифры которых считались нераскрываемыми. Устройства были роторными или на цевочных дисках. К первым относилась знаменитая машина «Энигма», которой пользовались нацисты, ко вторым – американская машина M-209.
В 60-е годы появились первые многотерминальные системы, которые по-сути уже представляли собой первую локальную компьютерную сеть. В такой сети несколько пользователей при помощи терминалов, посредством которых осуществлялся ввод и вывод информации, могли пользоваться производительной мощностью единого мэйнфрейма.
Позже появились сети терминалов, соединенные телефонными линиями с мэйнфреймами, находящимися на значительных расстояниях (до нескольких тысяч километров). Пользователи терминалов получили возможность, при помощи модемов, подключаться к мощным вычислительным машинам. Такое явление привело к возникновению первых глобальных компьютерных сетей, объединявших несколько мейнфреймов, находящихся в разных городах и даже странах, которые могли обмениваться между собой данными и решать общие вычислительные задачи. Эти сети получили название Wide Area Network или же сокращенно WAN.
Таким образом, глобальная компьютерная сеть явилась преемницей телефонной сети, оставив позади коммутируемые каналы связи, и дав толчок развитию новых технологий, основанных на передаче пакетов данных. Ведь такая сеть передавала данные в аналоговом виде с тональной частотой и имела очень низкую пропускную способность - до нескольких десятков килобит в секунду.
В СССР доступ к интернету ученые и исследователи получили еще в 80-х, однако официальной датой появления интернета в Советском Союзе считают 28 августа 1990 года. В этот день состоялся первый в истории страны сеанс связи с использованием телефонного модема. В сентябре 1990 года была зарегистрирована доменная зона «.su» (от англ. Soviet Union), и уже в мае 1991 объем внутренней информации в советской сети начал превышать объем информации извне, что доказывало, что содержимое советского интернета оказалось потенциально важнее для внутренних пользователей, чем международные ресурсы. В 1992 году первая советская сеть «Релком» была официально зарегистрирована в европейском объединении коммерческих интернет-сетей.
С распространением компьютеров криптография выходит на новый уровень. Шифр или код становится языком общения между компьютерами, а криптография становится полноценной гражданской отраслью.
В 1978 году разрабатывается стандарт шифрования DES, который стал основой для многих современных криптографических алгоритмов. Параллельно криптоаналитики разрабатывают способы шифрования, которыми могли бы пользоваться все – открытую криптографию. Особенно актуально это стало с развитием интернета, где вопрос конфиденциальности информации встал очень остро.
Первой криптосистемой с открытым ключом считается созданный в 1977 году алгоритм RSA, название которого является акронимом имен создателей – Риверста, Шамира и Адельмана. А в 1991 году американский программист Филипп Циммерман разрабатывает популярнейший пакет PGP с открытым исходным кодом для шифрования электронной почты.
Криптография прошла гигантский путь от простых шифров древности к сложнейшим криптосистемам, без нее невозможно представить распространение доступного интернета по всему миру. Сегодня мы сталкиваемся с криптографией ежедневно, когда вводим пароль от почтового сервиса, узнаем статус покупки онлайн или делаем денежный перевод через приложение банка.