Классические шифры

Материал из Saratov FIO Wiki
Перейти к: навигация, поиск

Классические шифры.

Большое влияние на развитие криптографии оказали появившиеся в середине прошлого века работы американского математика Клода Шеннона. В этих работах были заложены основы теории информации. В своей работе «Математическая теория секретной связи» Клод Шеннон обобщил накопленный до него опыт разработки шифров. Оказалось, что даже в сложных шифрах в качестве типичных компонентов можно выделить шифры замены, шифры перестановки или их сочетания.

Шифрами перестановки называются такие шифры, преобразования из которых приводят к изменению только порядка следования символов исходного сообщения. Обычно открытый текст разбивается на отрезки равной длины и каждый отрезок шифруется независимо. Пусть, например, длина отрезков равна n и σ - взаимно-однозначное отображение множества {1, 2, …, n} в себя. Тогда шифр перестановки действует так: отрезок открытого текста x1…xn преобразуется в отрезок шифрованного текста x σ(1)…x σ(n). К шифрам перестановки относится шифр «Сциталь».

Шифрами замены называются такие шифры, преобразования из которых приводят к замене каждого символа открытого сообщения на другие символы - шифробозначения, причем порядок следования шифробозначений совпадает с порядком следования соответствующих им символов открытого сообщения. Дадим математическое описание шифра замены. Пусть X и Y - два алфавита открытого и соответственно шифрованного текстов, состоящие из одинакового числа символов. Пусть также g: X→Y - взаимнооднозначное отображение X в Y. Это значит, что каждой букве x алфавита X соответствует однозначно определенная буква y алфавита Y, которую мы обозначаем символом g(x), причем разным буквам соответствуют разные. Тогда шифр замены действует так: открытый текст x1x2…xn преобразуется в шифрованный текст g(x1) g(x2)… g(xn). К шифрам замены относится шифр Цезаря.


Самые важные составляющие любого шифра – это

• общее правило, по которому преобразуется исходный текст (алгоритм шифра);

• конкретная особенность именно этой серии шифрованных сообщений (так называемый ключ)

В шифре «Сциталь» ключом является диаметр сциталя. При этом, не меняя принцип построения шифра, можно для шифрования различных сообщений пользоваться сциталями разных диаметров. В шифрах типа шифра Цезаря ключом является величина сдвига букв шифртекста относительно букв открытого текста.

Итак, понятно, что самый главный секрет шифра - это его ключ. Даже если тип шифра известен, но ключа к нему нет, то для того, чтобы прочитать текст, надо изрядно потрудиться. Это верно и для таких простых шифров, как «Сциталь», тем более это верно для современных, гораздо более сложных шифров.

Новые алгоритмы шифрования удаётся придумать не очень часто, поэтому опытным взломщикам шифров (так иногда называют криптоаналитиков) нередко удаётся по различным признакам угадать тип шифра, с которым они борются, но без знания ключа прочесть хороший шифр исключительно трудно.

Таким образом, секретность ключа, его недоступность для посторонних, главное условие сохранения в тайне шифрованных сообщений. В то же время, ключ должен быть у всех участников тайной переписки, значит, прежде чем начать переписываться, они должны обменяться ключами. В это состоит едва ли не самая главная угроза, ведь охотники за чужими секретами прежде всего пытаются раздобыть ключ, а это проще всего сделать в момент его передачи.
Основной объект.JPG

В связи с вышесказанным, необходимо внести существенное изменение в описание основного объекта криптографии - добавить недоступный для противника секретный канал связи для обмена ключами.

Наиболее известными и часто используемыми шифрами являются шифры замены.