Інформаційні технології у криптографії

Криптографія – це наука про те, як забезпечити секретність повідомлення, а криптоаналіз – це наука про те, як розкрити шифроване повідомлення, тобто як витягувати відкритий. Криптографією займаються криптографи, а криптоаналізом займаються криптоаналітики.

Таємна передача повідомлень, непомітна для навколишніх необізнаних осіб, існує з давніх часів. Прикладом може служити мова жестів, широко використовувана фокусниками і картковими шулерами. За допомогою таких таємних жестів асистент підказує фокусникові під час сеансу на очах у глядачів, а пара шулерів підказують один одному ходи під час гри на очах нічого непідозрюючих партнерів.

Екзотичний метод використовувався американцями під час другої світової війни: кораблі ВМФ США здійснювали зв’язок на мові нечисленного і компактно проживаючого індіанського племені. На кожному кораблі було декілька індейців-“шифрувальників”, а у супротивника не було практично жодних шансів роздобути собі такого “криптографа”.

Криптографія у минулому використовувалася лише у військових цілях. Проте зараз, із становленням інформаційного суспільства, вона стає центральним інструментом для забезпечення конфіденційності.

Криптографія займається всіма видами секретного обміну повідомленнями, включаючи таємне листування, аутентифікацію (встановлення достовірності, від греч. authentikos – справжній), цифрові підписи, електронні гроші і багато що інше.

Для письмових повідомлень криптографія – це тайнопис, система зміни листа з метою зробити текст незрозумілим для необізнаних осіб.

З виникненням писемності завдання забезпечення секретності і достовірності передаваних повідомлень стало особливо важливим. Адже повідомлення, передане словесно або показане жестами, доступно для стороннього тільки у момент передачі, а в його авторстві і достовірності у одержувача ніяких сумнівів не виникає, тому що він бачить свого співбесідника. Коли ж повідомлення записане на папері, воно вже живе окремим життям і існує на матеріальному світі набагато триваліший проміжок часу. І у людей, охочих ознайомитися з його змістом проти волі відправника і одержувача, з’являється значно більше можливостей зробити це. Тому після виникнення писемності з’явилося мистецтво тайнопису, мистецтво “таємно писати” – набір методів, призначених для секретної передачі записаних повідомлень від однієї людини іншому.

У історії людства налічується велике число способів секретного листа, багато хто з яких був відомий ще в старовині.

У деяких способах таємного листа використовуються фізичні особливості носіїв інформації. Так, наприклад, симпатичне чорнило зникає незабаром після написання ними тексту або невидимі із самого початку. Але їх можна знову зробити видимими, обробивши документ спеціальним хімічним реактивом або освітивши променями певної частини спектру, зазвичай – ультрафіолетом. Метод стеганографії полягає в тому, що передаваний текст “розчиняється” в повідомленні більшого розміру з абсолютно “стороннім” сенсом. Але якщо узяти і витягувати з нього деякі символи по певному закону, наприклад – кожен другий, або третій, і так далі, виходить конкретне таємне повідомлення.

Стеганографія буває корисна, коли необхідно не просто передати секретне повідомлення, а таємно передати секретне повідомлення, тобто приховати сам факт його передачі.

Суть шифрування – не приховувати сам факт передачі повідомлення, але зробити його недоступним стороннім. Для цього повідомлення має бути записане так, щоб з його вмістом не міг ознайомитися ніхто, за винятком самих кореспондентів. Шифрування є перетворенням повідомлення по певних правилах, що робить його безглуздим набором знаків для необізнаної в таємницю шифру людини. Передбачається, що тайнопис був відомий в давньому Єгипті і Вавілоні. Мистецтво секретного листа використовувалося в стародавній описом методу шифрування відносяться до стародавнього Риму. Вони описують шифр Цезаря – спосіб, яким Юлій Цезарь ховав свої записи від надмірно цікавих очей. Шифр Цезаря був гранично простий: у нім кожна буква повідомлення замінювалася на наступну за нею за абеткою. Проте для того часу, коли уміння читати і писати було рідкісним виключенням, застосування навіть такого простого шифру вирішувало проблему секретності передаваного повідомлення.

Чим жвавіше велося листування в суспільстві, тим більша відчувалася потреба в засобах її засекречування. Відповідно, виникали все більш досконалі і хитромудрі шифри. Спочатку при зацікавлених особах з’явилися шифрувальники, потім групи з декількох шифрувальників, а потім і цілі шифрувальні відділи. Шифрування спочатку здійснювалося уручну, пізніше були винайдені порівняно нескладні механічні пристосування, що тому використалися тоді шифри були достатньо простими і нескладними.

Коли об’єми що підлягає закриттю інформації стали критичними, в допомогу людям були створені складніші механічні пристрої для шифрування, наприклад, німецька шифрувальна машина Енігма. Основними споживачами криптографічних послуг були дипломатичні і шпигунські місії, таємні канцелярії правителів і штаби військових з’єднань і флотів, військові зразок машини “Енігма” із затонулого німецького підводного човна. Англійським криптоаналітикам вдалося зламати німецькі коди, внаслідок чого вони могли читати німецькі секретні депеші.

З виникненням комп’ютерів і проникненням їх в різні сфери життя виникла принципово нова галузь господарства – інформаційна індустрія. Після розповсюдження комп’ютерів в діловій сфері практична криптографія зробила в своєму розвитку величезний стрибок:

• були розроблені стійкі шифри з секретним ключем, призначені для забезпечення секретності і цілісності передаваних або таких, що зберігаються даних;
• були створені методи вирішення нових, нетрадиційних завдань сфери захисту інформації, найбільш відомими з яких є завдання підпису цифрового документа і відкритого.