3. Криптографія, як мистецтво.

Довгий час заняття криптографією було долею диваків - одинаків. Серед них були обдаровані вчені, дипломати, священнослужителі. Відомі випадки, коли криптографія вважалася навіть чорною магією. Цей період розвитку криптографії як мистецтва тривав з незапам'ятних часів до початку XX століття, коли з'явилися перші шифрувальні машини. Розуміння математичного характеру розв'язуваних криптографією завдань прийшло тільки в середині XX століття - після робіт видатного американського вченого К. Шеннона . Історія криптографії пов'язана з великою кількістю дипломатичних і військових таємниць і тому оповита туманом легенд. Найбільш повна книга з історії криптографії містить більше тисячі сторінок. Вона опублікована в 1967 році в Нью - Йорку . Свій слід в історії криптографії залишили багато хто добре відомі історичні особистості. Наведу кілька найбільш яскравих прикладів: - Перші відомості про використання шифрів у військовій справі пов'язані з ім'ям спартанського полководця Лісандра (шифр « Сціталь », V століття до нашої ери);

- Цезар використовував в листуванні шифр, який увійшов в історію як « шифр Цезаря »;

- У стародавній Греції був винайдений вид шифру, який надалі став називатися «квадрат Полібія »;

- Братство франкмасонів з моменту свого виникнення (VIII століття) I розробило і використовувало цілу систему особливих шифрів.

Одну з перших книг з криптографії написав абат І. Трител (1462 - 1516), що жив у Німеччині. У 1566 році відомий механік і математик Д. Кардано опублікував роботу з описом винайденої їм системи шифрування ( « решітка Кардано »). Франція XVI століття залишила в історії криптографії шифри короля Генріха IV і Рішельє. У згаданій книзі Т. А. Соболєвої докладно описано багато російських шифрів, у тому числі й « арифметична абетка», автором якої був Петро Великий. Деякі відомості про властивості шифрів і їх застосуваннях можна знайти і в художній літературі, особливо в пригодницькій, детективної і військової. Хороше докладне пояснення особливостей одного з найпростіших шифрів - шифру заміни і методів його розтину міститься у двох відомих оповіданнях: «Золотий жук » Е. По і « Танцюючі чоловічки » А. Конан - Дойля . Багато цікавої інформації з криптографії публікується у видаваному в США науково -популярному журналі « Cryptology ». Великий бібліографічний список ( 111 назв) зарубіжної літератури з криптографії міститься в дуже корисній і важливій статті Діффі і Хеллмена, яка перекладена на російську мову і є в загальному доступі. Розглянемо більш докладно два приклади :

Шифр Цезаря. Цей шифр реалізує наступне перетворення відкритого тексту: кожна буква відкритого тексту замінюється третьою після неї буквою в алфавіті, який вважається написаним по колу, тобто після букви « я » слід буква «а». Тому клас шифрів, до яких належить і шифр Цезаря, називається шифрами заміни. Наприклад, відкритий текст криптографія при такому способі шифрування перетвориться в шифр-текст НУЛТХСЕУГЧЛВ. Зазначу, що Цезар заміняв букву третьою після неї буквою, але можна замінювати і п'ятої, і який-небудь інший. Головне, щоб той, кому надсилається шифрування повідомлення, знав цю величину зсуву. Шифр Віженер. Цей шифр найзручніше уявляти собі як шифр Цезаря з змінною величиною зсуву. Щоб знати, на скільки зрушувати чергову букву відкритого тексту, заздалегідь домовляються про спосіб запам'ятовування зрушень. Сам Віженер пропонував запам'ятовувати ключове слово, кожна буква якого своїм номером у алфавіті вказує величину зсуву. Ключове слово повторюється стільки разів, скільки потрібно для заміни всіх букв відкритого тексту. Наприклад, ключове слово ВАЗА означає наступну послідовність зрушень букв відкритого тексту 3191319131913191 ... «Наприклад, відкритий текст криптографія при такому способі шифрування перетвориться в шифртекст НССРХПЛСГХСА. Подальший розвиток ідеї ключового слова, а саме, ідея запам'ятовувати спосіб перетворення відкритого тексту за допомогою якої книги, призвело до виникнення різних видів так званих книжкових шифрів. Вони добре відомі любителям детективної і пригодницької літератури.

4. Ключ.

Під ключем в криптографії розуміють змінний елемент шифру, який застосований для шифрування конкретного повідомлення, найдавнішому шифрі « Сціталь », ключем є діаметр сціталя . У шифри типу шифру Цезаря ключем є величина зсуву літер шифр-текста щодо букв відкритого тексту. Навіщо ж потрібен ключ ? З попереднього викладу зрозуміло , що придумування хорошого шифру - справа трудомістка. Тому бажано збільшити « час життя » хорошого шифру і використовувати його для шифрування як можна більшої кількості повідомлень. Але при цьому виникає небезпека, що супротивник вже розгадав (розкрив ) шифр і читатиє захищаєму інформацію. Якщо ж у шифрі є змінний ключ, то, замінивши ключ, можна зробити так, що розроблені противником методи вже не дають ефекту. Цей принцип особливо корисний і важливий у тих випадках, коли застосовані дорогі шифрувальні машини ( шифрмашини ) у великих мережах зв'язку. Описані міркування привели до того , що безпека захищаємої інформації стала визначатися в першу чергу ключем. Сам шифр , шифрмашина або принцип шифрування стали вважати відомими противнику і доступними для попереднього вивчення . А для супротивника з'явилися нове завдання - визначити ключ, після чого можна легко прочитати зашифровані на цьому ключі повідомлення. Законні користувачі, перш ніж обмінюватися шифрованими повідомленнями, повинні таємно від противника обмінятися ключами або встановити однаковий ключ на обох кінцях каналу зв'язку.