Что такое криптография?

Что такое криптография?
Как искусство криптография развивалась несколько тысяч лет,вплоть до середины XX
века, пока не появились фундаментальные работы К. Шеннона по теории информации. С
тех пор анализ и синтезшифров стал в большей степени опираться на научные методы. В
начале XX века были известны десятки видов шифрсистем, с появлением же
механических и затем электронных устройств их счет пошелна тысячи.
Если вы хотите передать свое текстовое сообщение (последовательность символов
некоторого алфавита) адресату так, чтобы оно осталось тайным для посторонних лиц, то
вы можете прибегнуть к методам криптографии. Термин «криптография» происходит
от двух греческих слов: «криптос» - тайна и «графейн» -писать,и означает тайнопись.
«Тайнопись» как раз и подразумевает, что выскрываете смысл своего сообщения.
Сообщение, которое вы хотите передать адресату, будем называтьоткрытым сообщением.
Например, одним из открытых сообщений является фраза:
КОРАБЛИ ОТХОДЯТ ВЕЧЕРОМ.
Для сохранения сообщения в тайне оно преобразуется криптографическими методами и
только после этого передается адресату. Преобразованное сообщение будем называть
шифрованным сообщением (илизашифрованным сообщением). Другое название
зашифрованного сообщения | криптограмма (или шифртекст). В нашем
примерезашифрованноесообщение выглядит так:
ЮПЯТБНЩМСДТЛЖГПСГХСЦЦ
Зашифрованное сообщение не обязательно должно быть последовательностью букв, как в
указанной выше примере.
Часто зашифрованное сообщение может представлять собой последовательность цифр
или специальных знаков (например, «пляшущих человечков»).
Процесс преобразования открытого сообщения в шифрованное будем называть
шифрованием или зашифрованием. Адресату заранее сообщается, как из шифрованного
сообщения получить открытое. Этот процесс получения исходного сообщения называют
расшифрованием.
При выборе правила шифрования надо стремиться к тому, чтобыпосторонние лица, не
знающие правила расшифрования, не смогли восстановить по криптограмме открытое
сообщение. В этом случае выскроете смысл сообщения и обеспечите «тайнопись».
Для удобства дальнейшего изложения обозначим буквой A - открытое сообщение, B шифрованное сообщение, f - правило шифрования, g - правило расшифрования. В этом
случае зашифрование открытого сообщения A в шифрованное сообщение B можно
записать в виде f(A) = B. Обратное преобразование (то есть получение открытого
сообщения A путем расшифрования B) запишется в виде соотношения g(B)=A.
Правило зашифрования f не может быть произвольным. Оно должно быть таким, чтобы
по шифртексту B с помощью правила расшифрования g можно было однозначно
восстановить открытое сообщение A.
Однотипные правила зашифрования можно объединить в классы. Внутри класса правила
различаются между собой по значениям некоторого параметра, которое может быть
числом, таблицей и т. д. В криптографии конкретное значение такого параметра обычно
называют ключом.
По сути дела, ключ выбирает конкретное правило зашифрования изданного класса
правил.
Зачем понадобилось вводить понятие ключа? Многократное использование одного и того
же правила зашифрования f для зашифрования открытых текстов создает предпосылки
для получения открытых сообщений по шифрованным без знания правила расшифрования
g. Поэтому необходимо своевременно менять правило зашифрования.
Используя понятие ключа, процесс зашифрования можно описать в виде соотношения
fа(á) = B; в котором а - выбранный ключ, известный отправителю и адресату.
Для каждого ключа а шифрпреобразованиеfа должно быть обра-
тимым, то есть должно существовать обратное преобразование gа, которое при
выбранном ключе а однозначно определяет открытое сообщение A по шифрованному
сообщению B: gа(B) = A:
Совокупность преобразований fа и набор ключей, которым они соответствуют, будем
называть шифром.
Среди всех шифров можно выделить два больших класса: шифры
перестановки и шифры замены.
Авторские криптограммы
В качестве открытого текста первой криптограммы, я взял фрагмент стихотворения
Пушкина. « Не праздник, не приемный дар, она готовила пожар нетерпеливому герою».
Поскольку речь идет о Москве в период Отечественной войны 1812 года в качестве
лозунга я выбрал слово «Москва». В первой строке таблицы, которая является ключом,
расположены буквы в алфавитном порядке, а вторая строчка начинается со слова- лозунга,
а ее продолжение составляют остальные буквы алфавита по порядку, не вошедшие в это
слово. Каждая буква первой строчки заменяется в открытом тексте на соответствующую
букву второй строчки.
абвгдежзиклмнопрстуфхцчшщъыьэюя
москвабгдежзилнпртуфхцчшщъыьэюя
В результате такой замены получился шифротекст.
ИА НПМГВИЕ, ИА НПДАЗИЫД ВМП,
ЛИМ КЛТЛСДЖМ НЛБМП
ИАТАПНАЖДСЛЗУ
КАПЛЮ.
В другой криптограмме для открытого текста я использовал фрагмент стихотворения
Михаила Юрьевича Лермонтова «Бородино». «Уж мы пойдем ломить стеною, уж постоим
мы головою за Родину свою».
Ключом в этой криптограмме является таблица, в первой строчке, которой записано
ключевое слово «Победа». Далее, по указанному маршруту, записываются буквы
открытого текста.
Затем, буквы ключевого слова записываются в алфавитном порядке, вместе с буквами
ключевого слова перемещаются все столбцы под этими буквами. После этого, буквы по
вертикальным столбцам записываются в слова.
Получаем шифротекст.
ООТЖИЛАУ МЕТОСЫОДО
ПЛСУООЗН –
ЫМЬЮТГЮИЮ
ЖДИНОМВОВ
УЙМЕПМОРС
П
О
Б
Е
Д
А
У
Ж
М
Ы
П
О
Й
Д
Ё
М
Л
О
М
И
Т
Ь
С
Т
Е
Н
О
Ю
У
Ж
П
О
С
Т
О
И
М
М
Ы
Г
О
Л
О
В
О
Ю
З
А
Р
О
Д
И
Н
У
С
В
О
Ю
-
-
Б
Д
Е
О
П
О
М
П
Ы
Ж
У
О
Ё
Л
М
Д
Й
Т
Т
С
Ь
И
М
Ж
О
У
Ю
Н
Е
И
С
О
Т
О
П
Л
Ы
О
Г
М
М
А
О
З
Ю
В
О
У
Д
Н
И
О
Р
-
О
-
Ю
В
С
А