Уважаемый посетитель сайта! На нашем сайте вы можете скачать без регистрации книги, тесты, курсовые работы, рефераты, дипломы бесплатно!

Авторизация на сайте

Забыли пароль?
Регистрация нового пользователя

Наименование предмета

Яндекс.Метрика
Введение……………………………………………………………………...3
1. Теоретическая часть………………………………………………………4
1.1 Криптология в Древнем мире…………………………………………...4
1.2 Криптология в Средние века……………………………………………7
1.3 Криптология в позднее средневековье и эпоху возрождения………...9
1.4 Криптология в период с VIII века до середины XX века…………….11
1.5 Криптография и криптоанализ в России……………………………...13
2 Практическая часть……………………………………………………….19
2.1 Общая характеристика задачи…………………………………………19
2.2 Описание алгоритма решения задачи…………………………………20
Список используемой литературы………………………………………...26






Введение
Криптография - тайнопись, специальная система изменения обычного письма, используемая с целью сделать текст понятным лишь для ограниченного числа лиц, знающих эту систему.
Криптография в прошлом использовалась лишь в военных целях. Однако сейчас, по мере образования информационного общества, криптография становится одним из основных инструментов, обеспечивающих конфиденциальность, доверие, авторизацию, электронные платежи, корпоративную безопасность и бесчисленное множество других важных вещей. Справедливости ради надо отметить, что криптография — не панацея от всех бед. Криптографические методы могут помочь обеспечить безопасность, но только на эти методы надеяться не следует. Криптографические методы могут применяться для решений следующих проблем безопасности:
• конфиденциальности передаваемых, хранимых данных;
• аутентификации;
• целостности хранимых и передаваемых данных;
• обеспечения подлинности документов
Базовых методов преобразования информации, которыми располагает криптография, среди них встречаются: шифрование (симметричное и несимметричное), вычисление хэш-функций, генерация электронной цифровой подписи, генерация последовательности псевдослучайных чисел.
В данной курсовой будет рассмотрены следующие темы:
• история развития криптографии: выделение этапов эволюции науки;
• история развития криптографии в России.




1. Теоретическая часть

1.1 Криптология в Древнем мире

Большинство современных исследователей связывают появление криптографии с появлением письменности, указывая, что эти процессы произошли почти одновременно.
Методы секретной переписки были изобретены независимо в различных государствах древнего Востока, таких как Египет, Китай и Шумер, хотя сегодня очень трудно судить об уровне развития криптологии в этих обществах. Клинопись, рисуночное и иероглифическое письмо само по себе было крайне сложно и требовало длительного обучения, так что вопрос о шифровании сообщений часто попросту не поднимался, так как круг грамотных лиц был весьма ограничен.
Всю сложность данного вопроса иллюстрирует один пример: найдено множество глиняных табличек с клинописными знаками, записанными в несколько слоев (первоначальная запись замазывалась глиной и поверх нее наносилась новая).
Однако с развитием фонетического письма и значительным упрощением письменности, криптология получает значительный стимул к развитию. Развитию этой области знаний способствовали и развитие торговли, военного дела и дипломатической деятельности, которые создавали необходимый спрос на «продукцию» криптографов.
Наибольшее развитие в это время криптография получает в полисах Древней Греции, а позже в Риме. Основные криптографические системы, многие из которых используются вплоть до наших дней были разработаны в Древней Греции и получили широкое практическое применение в Риме. В Древней Греции использовались как шифры замены, так и шифры перестановки. Так наиболее распространенным и получившим широкую известность в античном мире шифром замены является т.н. шифр Цезаря, описанный Светонием. Для того чтобы зашифровать сообщение, каждую его букву заменяли на другую букву латинского алфавита, но со сдвигом влево или вправо. Цезарь в своих посланиях к сенату заменял все буквы на три отстоящие слева, Август применял тот же шифр, но со сдвигом в четыре знака.
Наибольших успехов в криптографии в античный период добилась Спарта, где активно использовались все известные виды шифров и были созданы первые дошедшие до нас шифровальные устройство. Первым таким прибором, реализующим шифр перестановки была т.н. «сциталла» (ококо VI-V вв. до н.э.). На цилиндр определенного диаметра по спирали наматывался ремень, на который наносили буквы вдоль оси цилиндра. В результате в развернутом виде все буквы смешивались, а если намотать ремень на цилиндр того же диаметра, то сообщение вновь становилось понятным.
В то же время стойкость данного шифра была невелика, а позже Архимед предложил устройство (т.н. антисциталла), с помощью которого расшифровка подобного сообщения без нужного цилиндра была весьма простой и быстрой. Ремень наматывали на коническое «копье» и сдвигали вверх и вниз до тех пор, пока не находили нужный диаметр и текст сообщения становился понятным.
Существовали и другие способы «механизации» криптографического дела, связанные прежде всего с именем древнегреческого полководца Энея Тактики. Он создал т.н. «диск Энея», получивший в Древней Греции широкое применение. В небольшом диске высверливались отверстия, соответствующие буквам алфавита, через которые продевалась нить, в соответствии с буквами шифруемого текста. Для расшифровки нить вытягивали, получая обратную последовательность букв. Этот крайне примитивный на первый взгляд способ шифрования, был весьма эффективен, так как противнику, перехватившему сообщение было неизвестно, какая буква соответствует каждому отверстию. Кроме того, если возникала опасность перехвата сообщения, нить можно было легко порвать, тем самым уничтожив его.
Существовала также и «линейка Энея», использовавшая тот же принцип, что и диск. Значительным вкладом Энея стал и изобретенный им т.н. «книжный шифр», активно использовавшийся вплоть до ХХ века. В своем трактате «Об обороне укрепленных мест», Эней предлагал прокалывать малозаметные дырки над буквами текста какой-либо книги. Сложив вместе отмеченные буквы адресат получал исходное сообщение. Римляне усовершенствовали диск Энея, создав первую многодисковую шифрующую систему. На общую ось одевали два диска с хаотичным расположением букв. Каждой букве первого диска соответствовала буква второго, что и составляло шифр.
Значительным шагом вперед, по сравнению с предыдущими системами шифрования представлял шифр, предложенный Полибием (ок. II в. до н.э.). Механизм его состоял в следующем: в квадрат определенных размеров (в соответствии с количеством букв алфавита – для латинского 5Х5, для русского 5Х6, при этом некоторые буквы редуцируются) вписываются буквы алфавита. Каждая клетка квадрата имеет двузначные координаты, на которые и заменяется при шифровании. Первоначально буквы записывались в естественном порядке, что значительно снижало стойкость шифра. Позднее буквы стали располагать хаотично, но это требовало наличие записанного ключа, что также было небезопасно. Выход был найден в применении т.н. ключевого слова. Берется какое-либо слово, из него убираются повторяющиеся буквы, а оставшиеся записываются в первые клетки квадрата. Пустые клетки заполняются буквами алфавита в естественном порядке. Полибианский квадрат стал одной из наиболее широко распространенных криптографических систем, когда-либо употреблявшихся. Этому способствовала его достаточно высокая стойкость (во всяком случае до автоматизации дешифрующих систем) – так квадрат 5Х5 для латинского алфавита содержит 15511210043331000000000000 (расчет весьма приблизителен) возможных положений, что практически исключает его дешифрование без знания ключа.
Интересно отметить, что полибианский квадрат дожил до наших дней и лег в основу т.н. «тюремного шифра», используемого заключенными при перестукивании. В нем буквы расположены в естественном порядке, а число ударов обозначает координату каждой буквы. Но так как используется естественное расположение букв, т.е секретного ключа нет, «тюремный шифр» является скорее способом кодировки сообщения, чем способом ее засекречивания.
Эти криптографические системы активно применялись в Древней Греции и Риме и надолго определили характер криптографии. В условиях необходимости ручного расшифрования, полибианский квадрат был практически неуязвимым шифром, а сциталла и диск Энея, достаточно простые, тем не менее, позволяли оперативно шифровать и расшифровывать информацию, что делало их применимыми, скажем в полевых условиях для оперативной передачи приказов.

1.2 Криптология в Средние века

С упадком античной цивилизации и образованием в Европе варварских государств, криптография пришла в упадок.
В условиях, когда грамотность была крайне низка, зашифровывать сообщения не было необходимости, да и самих письменных сообщений практически не было.
Не таким сильным был упадок криптографии в Византии, сохранившей многие античные традиции. Но и здесь криптографические системы предельно упростились и были легко уязвимы. Чаще всего сообщение просто писали в обратном порядке или заменяли каждую букву на следующую по алфавиту. Для засекречивания сообщений использовали малораспространенные иностранные языки, чаще всего армянский или древнееврейский.
Но в целом, по сравнению с эпохой античности, криптография находилась на крайне низком уровне.
Помимо вышеперечисленных причин, криптография находилась в упадке еще и потому, что в ней видели элементы колдовства.
В отличие от Европы, в арабском мире криптография не только не пришла в упадок, но продолжала успешно развиваться, достигнув значительных успехов. Первым дошедшим до нас источником арабского происхождения по криптологии можно считать книгу Абу-Бакра Набати «О большом стремлении человека разгадать загадки древней письменности» (ок. 855 года), в которой автор изложил несколько известных ему шифралфавитов. Но по-настоящему характеризует познания арабов в области криптографии 14-ти томная энциклопедия Шебаха Калкашанди написанную в 1412 году. Калкандаши впервые предлагает расшифровывать сообщения на основе статистики использования букв и их сочетаний в арабском алфавите, полученной в результате изучения Корана. Для расшифровки сообщения автор предлагал пересчитать все знаки сообщения и составить их статистику. Затем, соотнести ее со статистикой Корана и начать подстановку букв с наиболее часто встречающегося символа. На основе предположений выделяются сначала возможные двухбуквенные слова, затем трехбуквенные и т.д. Этот метод лежит в основе всей современной криптоаналитики.
Проблема использования криптографии и криптоаналитических методов арабами до сих пор остается неизученной, однако примерно с XV века уровень ее постепенно падает, а со временем наследие Калкандаши было почти полностью утрачено.




1.3 Криптология в позднее средневековье и эпоху возрождения

В эпоху позднего средневековья, с началом возрождения античного наследия и просвещения, криптография в Европе обретает «второе рождение», прежде всего в среде интеллектуальной элиты того времени. Многие ученые средневекового периода стремились скрыть сделанные ими изобретения и открытия. Так современные исследователи установили, что состав черного пороха был открыт известным английским ученым середины XIII века – Роджером Бэконом (самое известное его изобретение – очки), почти за сто лет до «официальной» даты создания пороха Бертольдом Шварцем. В одном из его трудов присутствовало незашифрованное описание свойств этого вещества, но сам состав был зашифрован таким сложным шифром перестановки, что вскрыть его удалось лишь в наши дни с применением ЭВМ.
Однако проблема использования средневековыми учеными криптографии в своих произведениях, в особенности шифров перестановки, весьма неоднозначна.
И все же развитие криптологии в позднее средневековье и раннее Новое время было напрямую связано с расцветом дипломатии.
Так в 1401 году в герцогстве Мантуя был создан первый, дошедший до нас шифр многозначной замены, причем по несколько обозначений имели лишь гласные буквы, что может свидетельствовать о знакомстве составителя шифра с методами криптоанализа, основанными на частоте встречающихся в тексте гласных букв.
Неизвестно, была ли тесная связь между развитием европейской и восточной криптографии. Кроме того, если на востоке криптография была скорее частью лингвистики, то в Европе она была ближе к математике и естественным наукам, что также определило ее специфику.
Во многих европейских государствах, начиная с XVI века, появляется должность «секретаря по шифрам», единственным занятием которого, было создание шифров для «своих» дипломатических служб и расшифровка «чужих» сообщений. Уже в XV веке закладываются теоретические основы европейской криптологии.
Знаменитый итальянский архитектор Леон Батиста Альберти может быть назван «отцом» европейской криптологии. Именно он в своем труде «Трактат о шифрах» впервые предложил шифр многоалфавитной замены, который делал сообщение практически невскрываемым. Этот тип шифра часто называют таблицей Винджера – английского дипломата XVI века, активно применявшего его на практике.
Леон Альберти может считаться выдающимся криптографом и потому, что создал первый в европейской истории научный труд по криптологии – «Трактат о шифрах» 1466 года, в котором не только приводились примеры возможных вариантов шифрования, но и обосновывалась целесообразность применения криптографии на практике, как наиболее дешевого и надежного инструмента защиты информации.
Специальных учебных заведений, где обучали бы криптографической деятельности, в то время не существовало. Криптологов рекрутировали из наиболее образованных людей того времени, знающих математику и иностранные языки.
Вообще же криптографию в позднее средневековье и раннее Новое время использовали не только государственные деятели, но и многие образованные люди. Так Леонардо да Винчи шифровал свои работы с помощью зеркала, записывая слова задом наперед. Он использовал и другие, значительно более сложные шифры, некоторые из которых до сих пор не раскрыты.
С развитием естественных наук к криптографической деятельности все чаще привлекаются талантливые и способные математики. Одним из первых таких криптографов был Франсуа Виет – основоположник практически всей современной алгебры и выдающийся ученый своего времени.
Пожалуй самым неудачливым из таких криптографов был Лейбниц – выдающийся немецкий ученый, математик, основатель Берлинской академии наук. Английский король Георг I хотел пригласить Лейбница, чтобы тот возглавил британскую криптографическую службу, но натолкнулся на резкое противодействие в лице Валлиса, опасавшегося конкуренции со стороны своего немецкого коллеги и пригрозившего перейти на сторону Испании, выдав ей все английские секреты, которых Валлис, по характеру своей деятельности знал немало. Активно выступал против подобного назначения и Ньютон – председатель Королевского научного общества, оспаривавший авторство Лейбница в дифференциальном исчислении. Не повезло Лейбницу и во второй раз, когда его пригласил в Россию Петр I, для не только для организации Российской академии наук, но и для создания российской криптографической службы по европейскому образцу, однако смерть Лейбница не позволила осуществиться планам Петра, вынужденного воспользоваться услугами менее именитых криптологов.
В целом же, к концу XVII века криптография окончательно складывается как научная дисциплина. Появляются профессиональные криптоаналитики, соответствующие службы практически в каждой европейской стране, некое подобие системы обучения профессиональных криптографов, появилось значительное количество работ по криптографии и криптоанализу. Хотя в данный период господствовали номенклаторы, которые не являются шифрами в чистом виде, тем не менее появление многоалфавитной замены, использование решеток, биграмм и цифровых обозначений стало огромным шагом вперед по сравнению с древнейшим периодом и олицетворяло наступление новой эры в развитии криптологии, вплотную приблизившейся к своему современному виду.
1.4 Криптология в период с VIII века до середины XX века
XVIII век стал для криптологии периодом застоя, можно даже сказать ее упадка. Большой скачок, который эта наука сделала в предшествующий период, позволил в течение почти 150 лет не вводить никаких нововведений в способы шифрования и дешифровки сообщений. Разработанные ранее криптографические системы успешно применялись на практике, а трактаты XVI-XVII вв. служили учебными пособиями для криптоаналитиков. «Существовавшие шифры замены были довольно устойчивы, но и квалификация криптоаналитиков была высокой настолько, что большинство значимых сообщений расшифровывалось. Это время стало периодом расцвета номенклаторов. Этот тип криптографической системы, постепенно усложнявшийся на протяжении трех предшествующих веков, достиг в XVIII пика своего развития. Стандартным был размер номенклатора в 400-500 символов, но были и такие, которые достигали 5-6 тысяч, заменяя особыми символами практически все значимые понятия, имена, названия и целые предложения. В этот период номенклаторы стали походить больше не на шифр, а на форму иероглифического письма, и, несмотря на это, их все же взламывали».
К началу XIX века ситуация не изменилась, несмотря на бурные события, происходившие в Европе. Она начинает меняться только в середине XIX века вместе с появлением новых средств связи и значительной активизации дипломатических связей в Европе после революций 1830-1840-х годов. На успешное развитие криптографии оказало большое влияние рост коммерции и активность средств массовой информации, тщательно хранящих свои секреты. При этом к новым шифрсистемам предъявлялись все более высокие требования по устойчивости и одновременно простоте и возможности массового использования.

Во второй половине XIX века применение криптографии становится по-настоящему массовым.
Примерно в это же время начинают появляться и первые шифрующие машины. В 1891 году Этьен Базери предложил довольно простую машину для шифрования сообщений, получившую название «цилиндр Базери» и широко применявшуюся в начале ХХ века как во французской армии, так и в коммерческих структурах. 20 колес, с нанесенным на них в случайной последовательности алфавитом, одевались в определенном ключом порядке на одну ось, поворачивались до тех пор, пока в одном ряду не набирали первые 20 букв сообщения, после чего шифровку считывали с другого ряда, также определяемого ключом, после чего операция повторялась. На этом, весьма простом принципе создавались большинство шифровальных машин вплоть до Второй мировой войны.
Создание сложных и эффективных шифровальных машин и использование ЭВМ в криптоаналитической работе обозначили наступление нового, современного этапа развития криптологии, теоретическое оформление которого дал Элвуд Шелдон, встроив криптографию в общую теорию информации.
Несмотря на появление ЭВМ и использования их в криптографии и криптоанализе, нельзя говорить о том, что ручной шифр стал в наши дни неэффективен.
Для этого этапа развития криптографии характерно следующее:
• защите подвергались только текстовые сообщения, написанные на естественных языках;
• шифрование поначалу осуществлялось вручную, а позднее были изобретены простые механические приспособления, поэтому использовавшиеся тогда шифры были несложными;
• криптография и криптоанализ были скорее искусством, чем наукой, научный подход к построению шифров и их раскрытию отсутствовал;
• криптография использовалась в очень узких сферах - только для верхушек государства и военных целей;
основная задача криптографии состояла в защите передаваемых сообщений от несанкционированного ознакомления с ними.
1.5 Криптография и криптоанализ в России
Вопрос о том, использовались ли криптографические методы сокрытия информации в Древней Руси до сих пор остается дискуссионным. Чаще всего для сокрытия информации на Руси использовали некириллические азбуки, чаще всего греческую, а с XVI-XVII вв. латинскую.
Существовали и шифры простой замены, примером которых может служить т.н. «литорея», предполагавшая замену согласной на противоположную (б-щ, в-ш), при этом замена гласных не производилась. Первый дошедший до нас документ, содержащий данный тип криптографической системы, датируется 1229 годом. Однако по-настоящему широкое распространение она приобретает в конце XIV-XVII вв. Одним из видов литореи была т.н. «мудрая литорея», предполагавшая замену не только согласных но и гласных. Разрабатывались на Руси и оригинальные алфавиты, которые можно считать прообразом системы простой замены. Так до нас дошел ключ XVII века от одного подобного алфавита, где буквы заменялись на специальные обозначения.
Использовалась на Руси и система цифровых обозначений. Так как каждой цифре кириллического алфавита в то время соответствовала буква, то для того, чтобы зашифровать сообщение, обычно каждую букву незашифрованного текста представляли в виде двух букв, дающих в сумме исходное значение. Буквы, не имеющие цифровых обозначений оставались незашифрованными. Примерно с XVII века начинают постепенно использовать и арабские цифры.
Однако информации об использовании криптографии до XVI века в дипломатии и военном деле на Руси нет. Дошедшие до нас криптографические приемы были изобретением переписчиков книг и ученых монахов и не имели значительно практической ценности.
Активная внешнеполитическая деятельность Ивана Грозного и связанные с ней войны оказали значительное влияние на становление и развитие тайнописного дела. С конца XVI века русские послы начинают использовать простейшие шифры замены в своих донесениях, получая из «центра» особые ключи в виде таблиц. В XVII веке ситуация незначительно отличается от предшествующего периода, однако потребность в криптографии начинает все острее ощущаться с активизацией России в европейской политике. С налаживанием регулярного международного почтового сообщения, слабость русской криптографии проявляется со своей очевидностью, в то же время нет никаких сведений о том, что русские сами могли читать зашифрованные послания иностранных посланников. К концу XVIII века эта проблема становится особенно острой и решение ее напрямую связано с именем Петра I.
Активная внешнеполитическая деятельность Петра требовала создания регулярной криптографической службы, способной обеспечить эффективную защиту собственных сообщений и вскрытие дипломатической переписки других государств.
Однако Петр прекрасно понимал, что Россия в значительной степени отстала от ведущих европейских держав в области криптологии и ликвидировать это отставание возможно было лишь переняв европейскую криптографическую систему и пригласив ведущих криптологов Европы для работы в России. Первоначально выбор Петра остановился на одном из лучших специалистов в этой области того времени – Лейбнице, однако из-за смерти последнего, криптографическая служба России еще в течение долгого времени не могла достичь европейского уровня. Устойчивость русских шифров повышал и тот факт, что статистические особенности русского языка, равно как и сам язык, были не в значительно мере не изучены, особенно в странах Западной Европы.
Складывавшейся криптологической службе России требовался опыт, который мог быть приобретен лишь со временем, поэтому, несмотря на все усилия Петра, российская криптология, хоть и сделала гигантский рывок вперед, по сравнению с предшествующим периодом, вышла на европейский уровень лишь в 40-е годы XVIII века.
Однако в течении второй половины XVIII века никаких существенных изменений в Российской криптологии не происходило, что отражало общеевропейскую тенденцию. Шел лишь количественный рост криптологических знаний, усложнялись шифры (так номенклатуры конца XVIII века в России достигали 2000 символов), перлюстрация постепенно распространялась и на частную переписку. Особо широкое распространение получили «пустышки», составлявшие часто до 90% всего текста. В середине XVIII века русская криптологическая службы достигла европейского уровня и в некоторых моментах превосходила его. Если составление собственных шифрсистем, прежде всего для русского алфавита, еще отставало, то криптоаналитика была на высоте. С этого времени русская криптология окончательно занимает одну из ведущих позиций в криптологии европейской и является эффективным орудием в руках дипломатических и военных ведомств страны.
Система, созданная еще при Петре I продолжала практически без изменений существовать вплоть до второй половины XIX века.
Несмотря на значительные успехи в теории критпологического дела, на практике многие достижения оказывались невостребованными или использовались с такими нарушениями, что теряли всякий смысл. В связи с этим в 1860-х годах для более эффективного использования криптографических систем в армии и полиции в соответствующих министерствах были созданы криптологические отделы, призванные активнее внедрять криптографию с существующие системы связи. Но несмотря на все усилия ведущих криптологов, которые по своей квалификации мало в чем уступали европейским, рядовой состав российских служб связи оставлял желать лучшего.
Появившаяся в начале ХХ века радиосвязь значительно повышала требования к стойкости армейских шифров, в условиях когда почти каждое сообщение могло быть перехвачено противником. К началу Первой мировой войны для русской армии был создан сложный шифр двойной перестановки с частой сменой ключей, представлявший проблему для самых опытных криптоаналитиков того времени, но этот шифр к началу войны поступил лишь в некоторые части, что вызвало колоссальную неразбериху – ведь в одних частях все еще действовал старый шифр, а в других он был уничтожен и приходилось передавать сообщения открытым текстом.
В то же время криптоаналитические службы, в особенности соответствующие отделения МИДа работали весьма успешно. Главная проблема русской криптографической службы заключалась не в плохой теоретической и практической подготовке кадров и не в использовании устаревших приемов шифрования, а с практическим применением шифрсистем, из-за чего вся проделанная криптологами работа становилась бесполезной. И если криптология в России как наука находилась на мировом уровне, то применение ее достижений на практике оставляло желать лучшего. Сказывалась и нехватка необходимого оборудования для ведения радиоперехвата, дававшего основной материал для криптографов. Только в 1916 году удалось более-менее наладить своевременное снабжение частей новым шифрами и установить в вопросе секретной связи некоторое взаимодействие, однако события 1917 года и последовавшая гражданская война привели к почти полной ликвидации криптографических служб России. Почти все квалифицированные криптографы и криптоаналитики оказались на стороне «белых», которые небезрезультатно использовали их опыт и знания в ходе гражданской войны. На стороне большевиков также оказалась часть криптологов, но они не имели единого руководства и были распылены по отделам МИДа, ВЧК и Военных ведомств.
105




Тэги: история развития криптографии, криптология в древнем мире, криптология в средние века, криптология в позднее средневековье и эпоху возрождения, криптология в период с viii века до середины xx века, криптография и криптоанализ в россии



x

Уважаемый посетитель сайта!

Огромная просьба - все работы, опубликованные на сайте, использовать только в личных целях. Размещать материалы с этого сайта на других сайтах запрещено. База данных коллекции рефератов защищена международным законодательством об авторском праве и смежных правах. Эта и другие работы, размещенные на сайте allinfobest.biz доступны для скачивания абсолютно бесплатно. Также будем благодарны за пополнение коллекции вашими работами.

В целях борьбы с ботами каждая работа заархивирована в rar архив. Пароль к архиву указан ниже. Благодарим за понимание.

Пароль к архиву: 4Q3518

Я согласен с условиями использования сайта