Илларионова Кристина, мм-11 Доклад на тему: "кодирование"

Язык дан для того, чтобы скрывать свои мысли.

Народная мудрость

Теория кодирования - это раздел теории информации, изуча­ющий способы отождествления сообщений с отображающими их сигналами. Задачей теории кодирования является согласование источника информации с каналом связи. Например, это может быть обеспечение заданных значений помехоустойчивости при заданных характеристиках помех в канале связи, достижение мак­симальной скорости переработки информации при выполнении некоторых арифметических действий.

Объектом кодирования служит как дискретная, так и непре­рывная информация, которая поступает к потребителю через ис­точник информации. Понятие кодирование означает преобразова­ние информации в форму, удобную для передачи по определен­ному каналу связи.

Обратная операция - декодирование - заключается в восста­новлении принятого сообщения из закодированного вида в обще­принятый, доступный для потребителя.

История кодирования и защиты информации.

С глубокой древности люди искали эффективные способы передачи информации:

~       Движение факелов использовал древнегреческий историк Полибий (II в. Дон.э.};

~       Оптический телеграф – семафор – впервые использовал Клод Шапп в 1791 г.;

~       Движение электромагнитной стрелки в электромагнитных телеграф­ных аппаратах впервые применили русский физик П.Л. Шиллинг (1832) и профессора Гёттингенского университета Вебер и Гаусс (1833);

~       Азбука и телеграфный аппарат Самюэла Морзе (1837);

~        Международный флажковый код для передачи информации опти­ческими сигналами впервые ввел капитан Фредерик Марьят в 1861 г. На основе свода корабельных сигналов;

~       Беспроволочный телеграф (радиопередатчик) был изобретен А.С.Поповым в 1895 г. И Маркони в 1897 г. Независимо друг от друга;

~       Беспроволочный телефон, телевидение (1935), затем и ЭВМ – но­вые средства связи, появившиеся в XX в., с которыми связана новая эпоха в информатизации общества.

Одновременно с потребностью передавать информацию люди искали способы скрыть смысл передаваемых сообщений от посторонних любо­пытных глаз. Императоры, торговцы, политики и шпионы искали спосо­бы шифрования своих посланий. Образцы тайнописи можно встретить еще у Геродота (V в. до н. э.).

К тайнописи – криптографии прибегал Гай Юлий Цезарь, заменяя в своих тайных записях одни буквы другими. Использовали шифрование не только древнегреческие жрецы, но и ученые Средневековья: математики итальянец Джероламо Кардано и француз Франсуа Виет, нидерландский гуманист, историк, юрист Гроций, выдающийся английский философ Фрэнсис Бэкон. Од­нако отцом криптографии считается архитектор Леон Баттиста Альберти (1404-1472), который ввел шифрующие коды и много алфавитные под­становки.

Первые манипуляции с символами в виде различных кодов возникли с потребностью шифровать информацию.

Знания математики нужны для того, чтобы найти простую, но надежную систему кодирования, недоступную для расшифровки посторонним лицам, а так же найти способы деко­дирования чужой системы тайнописи, чужих кодов.

Например, механическая замена одних букв или чисел другими – подстановки Цезаря – достаточно легко поддается дешифровке. Причем сам процесс декодирования аналогичен решению неопределенных урав­нений со многими неизвестными.

Развитие современной теории кодирования стимулировалось прогрессом систем связи. Теория информации Шеннона, основанная на понятии энтропии, является математической основой эффективных кодов, широко используемых для сжатия информации. Их примерами являются коды Шеннона-Фано и код Хаффмена.

Потребность защитить информацию и системы связи от шумов способствовали развитию теории избыточных кодов. Код Хемминга, циклические коды - это хорошо известные примеры избыточных кодов.

Таким образом, современная теория кодирования - это совокупность, по крайней мере, четырех различных направлений:

1. Теория систем счисления;

2. Теория криптографии;

3. Теория эффективных кодов;

4. Теория избыточных кодов.

Для решения задач кодирования широко используется различный математический аппарат. Например, в теории алгебраических кодов широко используется аппарат теории групп, в современной криптографии основным математическим аппаратом является теория чисел.

Однако в последние годы для решения задач кодирования начали использовать аппарат теории матриц.

Сэр Фрэнсис Бэкон (1561 – 1626), английский писатель и философ, лорд-канцлер елизаветинской эпохи, автор двух литерного кода, доказал в 1580 г., что для передачи информации достаточно двух знаков. Ф.Бэ­кон сформулировал требования к шифру.

1. Несложен, прост в работе;

2. Надежен, труден для дешифровки посторонним;

3. Скрытен, по возможности не должен вызывать подозрений.

Шифры Бэкона – сочетание шифрованного текста с дезинформа­цией в виде нулей. Двузначные коды и шифры использовались задолго до появления ЭВМ.

Кодирование имеет значение не только в конспиративных целях для шифровки информации. Так, в математике с помощью кодирования изу­чение одних объектов заменяют изучением других, более доступных или уже известных. Ярким примером кодирования в математике является метод координат, введенный Декартом, который дает возможность изучать гео­метрические объекты через их аналитическое выражение в виде чисел, букв и их комбинаций – формул.

Теория кодирования – довольно молодая наука. Исследование надежности кодов получило новый импульс после со­здания в 1948 г. Клодом Эльвудом Шеннономтеории информации.

В основе теории информации лежит гипотеза о статистическом ха­рактере источника сообщений. Случайная последовательность знаков не несет информации, так же как и ключ кода. А расшифровать код Можно, используя знания о статистических закономерностях сообще­ния и кода. Теория количества информации Шеннона основана на из­вестной со времен Аристотеля альтернативе выбора одного из двух зна­ков между 0 и 1.

С появлением управляющих систем, в частности ЭВМ, роль кодирования существенно возросла и изменилась, так как без кодирования невозможна передача информации. В последнее вре­мя в связи с развитием телекоммуникационных систем и широ­ким использованием вычислительной техники для обработки и хранения информации возникла новая область знаний – инфор­мационная безопасность.

Доступность проникновения через Интернет в экономиче­ские, политические, военные системы любой страны выявила новую мировую проблему – борьбу с компьютерными взлом­щиками, хакерами, и компьютерными террористами.

Проблемами защиты информации занимается наука криптология, состоящая из криптографии и крипто анализа. Если криптография занимается по­иском и исследованиями математических методов преобразова­ния информации, то крипто анализ исследует принципы расшиф­ровки сообщений без знаний ключа.

Криптографические методы используются для передачи сек­ретной информации по таким каналам связи, как, например, элек­тронная почта, с целью установления истинности передаваемого сообщения, а также с целью хранения информации на носителях в зашифрованном виде.

Криптоаналитики пользуются мате­матическими методами при работе с информацией. Так, методы декодирования включают в себя решение различных уравнений. Разгадывание занимательных заданий, арифметических ребусов, в которых одинаковые цифры заменены одинаковыми буквами, а разные – разными, связано с решением уравнений со многими неизвестными и основано на разложении числа по степеням ос­нования q.