از زمانهای بسیار دور ، از رمزها برای حفظ اسرار استفاده می شده است. یکی از قدیمی ترین سیستم های رمزنگاری ، اطلاعاتی که تاریخ درباره آن به ما آورده است ، سرگردان است. یونان باستان در قرن پنجم قبل از میلاد از آن استفاده می کردند. در آن روزها ، اسپارت با حمایت ایران ، جنگی را علیه آتن به راه انداخت. ژنرال اسپارت لیساندر شروع کرد به پارسیان به یک بازی دوگانه مشکوک شود. او فوراً به اطلاعات واقعی در مورد مقاصد آنها نیاز داشت. در بحرانی ترین لحظه ، یک برده پیام رسان با یک نامه رسمی از اردوگاه ایرانیان آمد. پس از خواندن نامه ، لیساندر از پیام رسان كمربند خواست. به نظر می رسد که یک دوست وفادار (اکنون ما می گوییم "مامور مخفی") روی این کمربند لیساندرا یک پیام رمزگذاری شده نوشت. بر روی کمربند پیام رسان ، نامه های مختلفی به هم ریخته بود که به هیچ کلمه ای اضافه نمی شد. علاوه بر این ، حروف نه در امتداد کمر ، بلکه در سراسر نوشته شده است. لیساندر یک استوانه چوبی با قطر مشخص (سرگردان) برداشت ، کمربند پیام رسان را به دور خود پیچید به طوری که لبه های کمربند بسته می شود و پیامی که او منتظر بود روی کمربند در امتداد ژنراتور خط قرار گرفت. سیلندر. معلوم شد که پارسی ها قصد داشتند با ضربه ای غافلگیر کننده از پشت به اسپارتها ضربه بزنند و طرفداران لیساندر را کشتند. با دریافت این پیام ، لیساندر به طور غیرمنتظره و مخفیانه در نزدیکی محل استقرار نیروهای ایرانی فرود آمد و با ضربه ناگهانی آنها را شکست داد. این یکی از اولین موارد شناخته شده در تاریخ است که در آن پیام رمز نقش بسیار مهمی ایفا کرده است.
این یک رمز جایگزین بود ، متن رمز آن شامل حروف متن ساده است که مطابق با یک قانون خاص ، اما برای خارجیان شناخته نشده است ، مرتب شده اند. سیستم رمز در اینجا جایگزینی حروف است ، اقدامات سیم پیچ کمربند در اطراف سرگردان است. کلید رمز قطر سرگردان است. واضح است که فرستنده و گیرنده پیام باید دارای طناب هایی با قطر یکسان باشد. این مطابق قانون است که کلید رمزگذاری باید برای فرستنده و گیرنده شناخته شود. سرگردان ساده ترین نوع رمزنگاری است. کافی است چندین سرگردانی با قطرهای مختلف را انتخاب کنید و پس از بستن کمربند روی یکی از آنها ، متن ساده ظاهر می شود. این سیستم رمزگذاری در زمان های قدیم رمزگشایی شده است. کمربند در یک سرگردان مخروطی با مخروطی مختصر پیچیده شده بود. جایی که قطر مقطع اسکیتالای مخروطی نزدیک به قطر مورد استفاده برای رمزگذاری باشد ، پیام تا حدی خوانده می شود ، پس از آن کمربند در اطراف اسکیتالای قطر مورد نیاز پیچیده می شود.
ژولیوس سزار به طور گسترده از رمزهای مختلف استفاده می کرد (رمزهای جایگزین) ، که حتی مخترع یکی از این رمزها نیز محسوب می شود. ایده رمز سزار این بود که روی کاغذ (پاپیروس یا کاغذ پوست) دو الفبای زبانی که پیام به آن نوشته می شود یکی زیر دیگری نوشته شده است. با این حال ، الفبای دوم در زیر اول با حروف خاصی (فقط برای فرستنده و گیرنده ، تغییر شناخته شده است) نوشته شده است. برای رمز سزار ، این تغییر برابر با سه موقعیت است. به جای حرف متنی ساده ، که از الفبای اول (بالا) گرفته شده است ، حروف الفبا در زیر این حرف در پیام (متن رمزنگاری شده) نوشته می شود. به طور طبیعی ، در حال حاضر چنین سیستم رمزنگاری حتی توسط یک فرد غیر عادی نیز می تواند به راحتی شکسته شود ، اما در آن زمان رمز سزار شکست ناپذیر تلقی می شد.
رمز کمی پیچیده تر توسط یونانیان باستان اختراع شد. آنها الفبا را در قالب یک جدول 5 5 5 نوشتند ، سطرها و ستونها را با علامت مشخص کردند (یعنی آنها را شماره گذاری کردند) و دو نماد را به جای یک متن ساده نوشتند.اگر این کاراکترها در یک پیام به صورت یک بلوک واحد ارائه شوند ، در صورت وجود پیام های کوتاه برای یک جدول خاص ، چنین رمزهایی حتی با توجه به مفاهیم مدرن بسیار پایدار هستند. این ایده که حدود دو هزار سال قدمت دارد در طول جنگ جهانی اول در رمزنگاری های پیچیده مورد استفاده قرار گرفت.
فروپاشی امپراتوری روم با کاهش رمزنگاری همراه بود. تاریخ هیچ اطلاعات مهمی در مورد توسعه و کاربرد رمزنگاری در قرون وسطی اولیه و میانه حفظ نکرده است. و تنها هزار سال بعد ، رمزنگاری در اروپا احیا می شود. قرن شانزدهم در ایتالیا ، قرن فتنه ، توطئه و آشوب است. طایفه بورگیا و مدیچی برای قدرت سیاسی و مالی رقابت می کنند. در چنین فضایی ، رمزها و کدها حیاتی می شوند.
در سال 1518 ، ابوت تریتمیوس ، راهب بندیکتی ساکن آلمان ، کتابی را به زبان لاتین به نام Polygraphy منتشر کرد. این اولین کتاب در زمینه هنر رمزنگاری بود و به زودی به فرانسوی و آلمانی ترجمه شد.
در سال 1556 ، پزشک و ریاضیدان میلان جیرولامو کاردانو اثری را در مورد توصیف سیستم رمزگذاری اختراع شده خود منتشر کرد که با عنوان "شبکه کاردانو" در تاریخ ثبت شد. این یک تکه مقوای سخت با سوراخ هایی است که به ترتیب تصادفی بریده شده اند. شبکه کاردانو اولین کاربرد رمزنگاری جایگزین بود.
این رمز حتی در نیمه دوم قرن گذشته ، با سطح توسعه بالای ریاضیات ، به عنوان یک رمز کاملاً قوی در نظر گرفته شد. بنابراین ، در رمان ژول ورن "ماتیاس سندور" ، حوادث دراماتیک حول یک نامه رمزنگاری شده با کبوتر ارسال می شود ، اما به طور تصادفی به دست یک دشمن سیاسی افتاد. برای خواندن این نامه ، او به عنوان خدمتکار به نویسنده نامه رفت تا در خانه اش یک شبکه رمز پیدا کند. در رمان ، هیچ کس ایده ای برای تلاش برای رمزگشایی یک حرف بدون کلید ، تنها بر اساس دانش سیستم رمزنگاری کاربردی ، ندارد. به هر حال ، نامه رهگیری شده شبیه یک جدول 6 * 6 حرفی بود که خطای فاحش رمزگذار بود. اگر همان حرف در یک رشته بدون فاصله نوشته شده بود و تعداد کل حروف با کمک اضافه 36 نبود ، رمزگشایی همچنان باید فرضیه های مربوط به سیستم رمزگذاری مورد استفاده را آزمایش کند.
شما می توانید تعداد گزینه های رمزگذاری ارائه شده توسط شبکه 6 * 6 کاردانو را شمارش کنید. رمزگشایی چنین شبکه ای برای چندین ده ها میلیون سال! اختراع کاردانو بسیار سرسخت بود. بر اساس آن ، در طول جنگ جهانی دوم ، یکی از بادوام ترین رمزهای دریایی در بریتانیای کبیر ایجاد شد.
با این حال ، در حال حاضر ، روش هایی توسعه داده شده است که در شرایط خاص امکان رمزگشایی سریع چنین سیستمی را فراهم می کند.
نقطه ضعف این شبکه نیاز به پنهان کردن خود شبکه به طور قابل اعتماد از غریبه ها است. اگرچه در برخی موارد می توان محل شکاف ها و ترتیب شماره گذاری آنها را به خاطر آورد ، اما تجربه نشان می دهد که نمی توان به حافظه شخص ، به ویژه هنگامی که از سیستم به ندرت استفاده می شود ، اعتماد کرد. در رمان "ماتیاس سندور" انتقال گریت به دستان دشمن غم انگیزترین عواقب را برای نویسنده نامه و کل سازمان انقلابی که او عضو آن بود به دنبال داشت. بنابراین ، در برخی موارد ، ممکن است سیستم های رمزگذاری کمتر قوی ، اما ساده تر که به راحتی از حافظه بازیابی می شوند ترجیح داده شوند.
دو نفر می توانستند عنوان "پدر رمزنگاری مدرن" را با موفقیت برابر دریافت کنند. آنها Giovanni Battista Porta ایتالیایی و Blaise de Vigenère فرانسوی هستند.
در سال 1565 ، جیوانی پورتا ، ریاضیدان اهل ناپل ، یک سیستم رمزنگاری مبتنی بر جایگزینی را منتشر کرد که اجازه می داد هر کاراکتر متن ساده با یازده روش مختلف با یک حرف رمز جایگزین شود.برای این منظور ، 11 الفبای رمزی گرفته شده است که هر یک از آنها با یک جفت حروف مشخص می شود که تعیین می کند از کدام الفبا باید برای جایگزینی حرف ساده با الفبای رمز استفاده شود. هنگام استفاده از الفبای رمزگذاری Ports ، علاوه بر داشتن 11 الفبا ، همچنین باید یک کلمه کلیدی داشته باشید که الفبای رمز مربوطه را در هر مرحله رمزگذاری مشخص کند.
میز جیووانی پورتا
معمولاً متن رمز شده در پیام به صورت یک تکه نوشته می شود. در خطوط ارتباطی فنی ، معمولاً به صورت گروه های پنج رقمی منتقل می شود که با فاصله بین یکدیگر ، ده گروه در هر خط جدا شده است.
سیستم Ports دوام بسیار بالایی دارد ، به ویژه هنگام انتخاب و نوشتن حروف به صورت تصادفی ، حتی با توجه به معیارهای مدرن. اما معایبی نیز دارد: هر دو خبرنگار باید میزهای دست و پاگیر داشته باشند که باید از چشم کنجکاو دور نگه داشته شوند. علاوه بر این ، شما باید به نحوی در مورد یک کلمه کلیدی توافق کنید ، که باید مخفی نیز باشد.
این مشکلات توسط دیپلمات ویگنر حل شد. در روم با آثار تریتمیوس و کاردانو آشنا شد و در سال 1585 اثر خود را "رساله ای در مورد رمزها" منتشر کرد. مانند روش Ports ، روش Vigenère بر اساس جدول است. مزیت اصلی روش Vigenere سادگی آن است. مانند سیستم پورت ها ، سیستم Vigenère برای رمزگذاری به یک کلمه کلیدی (یا عبارت) نیاز دارد که حروف آن تعیین می کند که هر حرف خاص متن ساده با کدام یک از 26 الفبای رمز رمزگذاری می شود. حرف اصلی متن ستون را تعریف می کند ، به عنوان مثال الفبای رمز خاص حرف متن رمز در داخل جدول مربوط به حرف متن ساده است. سیستم Vigenere فقط از 26 cipherfats استفاده می کند و از نظر قدرت از سیستم Ports پایین تر است. اما جدول Vigenere به راحتی قبل از رمزگذاری از حافظه بازیابی می شود و سپس از بین می رود. پایداری سیستم را می توان با توافق نه بر روی یک کلمه کلیدی ، بلکه بر روی یک عبارت کلیدی طولانی افزایش داد ، بنابراین تعیین دوره استفاده از الفبای رمز بسیار دشوارتر خواهد بود.
رمز Vigenère
تمام سیستم های رمزگذاری قبل از قرن بیستم دستی بودند. با شدت کم تبادل رمز ، این یک نقطه ضعف نبود. با ظهور تلگراف و رادیو همه چیز تغییر کرد. با افزایش شدت تبادل پیام های رمزنگاری شده با وسایل ارتباطی فنی ، دسترسی افراد غیرمجاز به پیام های منتقل شده بسیار آسان شده است. الزامات پیچیدگی رمزها ، سرعت رمزگذاری (رمزگشایی) اطلاعات به طرز چشمگیری افزایش یافته است. مکانیزه کردن این کار ضروری شد.
پس از جنگ جهانی اول ، تجارت رمزگذاری به سرعت شروع به توسعه کرد. سیستم های رمزگذاری جدید در حال توسعه هستند ، ماشین هایی اختراع می شوند که روند رمزگذاری (رمزگشایی) را سرعت می بخشد. معروف ترین دستگاه رمز مکانیکی "Hagelin" بود. شرکت تولید این ماشین ها توسط سوئدی بوریس هاگلین تاسیس شد و هنوز هم وجود دارد. Hagelin جمع و جور ، آسان برای استفاده ، و قدرت بالای رمز را ارائه می دهد. این دستگاه رمز اصل جایگزینی را اجرا کرد و تعداد الفبای رمز استفاده شده بیش از سیستم پورت ها بود و انتقال از یک الفبای رمز به الفبای دیگر به صورت شبه تصادفی انجام شد.
ماشین هاگلین C-48
از نظر فن آوری ، عملکرد دستگاه از اصول عملکرد افزودن ماشین آلات و ماشین های اتوماتیک مکانیکی استفاده می کرد. بعداً ، این دستگاه از نظر ریاضی و مکانیکی پیشرفت هایی کرد. این امر دوام و قابلیت استفاده سیستم را به میزان قابل توجهی افزایش داد. این سیستم آنقدر موفق بود که در طول گذار به فناوری رایانه ، اصول مندرج در هاگلین به صورت الکترونیکی مدل شد.
یکی دیگر از گزینه های اجرای رمز جایگزین ، دستگاه های دیسک بود که از همان ابتدا الکترومکانیکی بودند. دستگاه رمزگذاری اصلی در ماشین مجموعه ای از دیسک ها (از 3 تا 6 قطعه) بود که بر روی یک محور نصب شده بودند ، اما نه به طور محکم ، و به گونه ای که دیسک ها بتوانند مستقل از یکدیگر دور محور خود بچرخند.دیسک دارای دو پایه ساخته شده از باکلیت بود که پایانه های تماس با توجه به تعداد حروف الفبا در آنها فشرده می شد. در این حالت ، مخاطبین یک پایه بصورت دلخواه بصورت داخلی از نظر الکتریکی با مخاطبین پایه دیگر بصورت جفت متصل می شوند. مخاطبین خروجی هر دیسک ، به جز دیسک قبلی ، از طریق صفحات تماس ثابت به مخاطبین ورودی دیسک بعدی متصل می شوند. علاوه بر این ، هر دیسک دارای فلنجی با برآمدگی و فرورفتگی است که با هم ماهیت حرکت مرحله ای هر دیسک را در هر چرخه رمزگذاری مشخص می کند. در هر چرخه ساعت ، رمزگذاری با ولتاژ پالس از طریق تماس ورودی سیستم سوئیچینگ مربوط به حرف متن ساده انجام می شود. در خروجی سیستم سوئیچینگ ، ولتاژ روی مخاطب ظاهر می شود که با حرف فعلی متن رمزنگاری شده مطابقت دارد. پس از تکمیل یک چرخه رمزگذاری ، دیسک ها به طور مستقل از یکدیگر توسط یک یا چند مرحله می چرخند (در این مورد ، برخی از دیسک ها ممکن است در هر مرحله کاملاً بیکار باشند). قانون حرکت با پیکربندی فلنج های دیسک تعیین می شود و می تواند شبه تصادفی در نظر گرفته شود. این ماشین ها بسیار گسترده بودند و ایده های پشت آنها نیز در زمان ظهور عصر محاسبات الکترونیکی به صورت الکترونیکی مدل شد. قدرت رمزهای تولید شده توسط چنین ماشین هایی نیز فوق العاده زیاد بود.
در طول جنگ جهانی دوم ، از دستگاه دیسک انیگما برای رمزنگاری مکاتبات هیتلر با رومل استفاده شد. یکی از خودروها برای مدت کوتاهی به دست اطلاعات انگلیس افتاد. انگلیسی ها با تهیه یک نسخه دقیق از آن ، توانستند مکاتبات محرمانه را رمزگشایی کنند.
س followingال زیر مربوط است: آیا می توان یک رمز کاملاً قوی ایجاد کرد ، یعنی موردی که حتی از لحاظ نظری نیز فاش نمی شود. نوربرت وینر ، پدر سایبرنتیک ، استدلال می کند: "هر قطعه متن به اندازه کافی طولانی می تواند رمزگشایی شود ، مشروط بر اینکه حریف زمان کافی برای این کار داشته باشد … هرگونه رمزنگاری را می توان رمزگشایی کرد ، فقط در صورت نیاز فوری به آن و اطلاعاتی که باید به دست آید ارزش هزینه را دارد. وسایل تلاش و زمان. " اگر ما در مورد رمزی صحبت می کنیم که مطابق با هر الگوریتم دقیق و بدون ابهام تعریف شده است ، مهم نیست چقدر پیچیده باشد ، در واقع این چنین است.
با این حال ، کلود شانون ، ریاضیدان و متخصص پردازش اطلاعات نشان داد که می توان یک رمز کاملا قوی ایجاد کرد. در عین حال ، هیچ تفاوت عملی بین یک رمز قوی قوی و به اصطلاح رمزهای قدرت عملی (با استفاده از الگوریتم های پیچیده توسعه یافته) وجود ندارد. یک رمز کاملا قوی باید ایجاد شود و به شرح زیر استفاده شود:
- رمز نه با استفاده از الگوریتم ، بلکه به روش کاملاً تصادفی (پرتاب سکه ، بازکردن کارت به طور تصادفی از یک عرشه مخلوط شده ، تولید دنباله ای از اعداد تصادفی توسط مولد اعداد تصادفی در دیود نویز و غیره ایجاد می شود..)؛
- طول متن رمزگذاری نباید از طول رمز تولید شده بیشتر باشد ، به عنوان مثال از یک کاراکتر رمزنگاری برای رمزگذاری یک کاراکتر متن ساده استفاده می شود.
به طور طبیعی ، در این مورد باید همه شرایط برای مدیریت صحیح رمزها برآورده شود و مهمتر از همه ، متن را نمی توان مجدداً با یک رمز رمزگذاری کرد که قبلاً یک بار استفاده شده است.
در مواردی که عدم امکان رمزگشایی مطلق توسط دشمن مکاتبات باید تضمین شود ، از رمزهای کاملاً قوی استفاده می شود. به طور خاص ، چنین رمزهایی توسط عوامل غیرقانونی که در قلمرو دشمن فعالیت می کنند و از یادداشت های رمز استفاده می کنند ، استفاده می شود. این دفترچه شامل صفحاتی با ستون های اعداد است که به طور تصادفی انتخاب شده و رمز بلوک نامیده می شود.
روشهای رمزگذاری متفاوت است ، اما یکی از ساده ترین آنها موارد زیر است. حروف الفبا با اعداد دو رقمی A - 01 ، B - 02 … Z - 32 شماره گذاری می شوند. سپس پیام "آماده دیدار" به شکل زیر است:
متن ساده - آماده ملاقات ؛
متن دیجیتال باز - 0415191503 11 03181917062406 ؛
رمز بلوک - 1123583145 94 37074189752975 ؛
ciphertext - 1538674646 05 30155096714371.
در این مورد ، متن رمز با افزودن عددی متن ساده دیجیتالی و بلوک رمز 10 (به عنوان مثال ، واحد انتقال ، در صورت وجود ، در نظر گرفته نمی شود) بدست می آید. متن رمزگذاری شده برای انتقال با وسایل ارتباطی فنی دارای گروه های پنج رقمی است ، در این مورد باید به این شکل باشد: 15386 74648 05301 5509671437 16389 (4 رقم آخر به طور دلخواه اضافه می شوند و مورد توجه قرار نمی گیرند). به طور طبیعی ، لازم است به گیرنده اطلاع دهید که کدام صفحه از دفترچه رمز مورد استفاده قرار می گیرد. این کار در یک مکان از پیش تعیین شده در متن ساده (به صورت اعداد) انجام می شود. پس از رمزگذاری ، صفحه رمز استفاده شده پاره شده و از بین می رود. هنگام رمزگشایی رمزنگاری دریافتی ، همان رمز باید modulo 10 را از متن رمزگذاری کم کند. به طور طبیعی ، چنین دفترچه ای باید بسیار خوب و مخفیانه نگهداری شود ، زیرا واقعیت حضور آن ، اگر برای دشمن مشخص شود ، به معنای شکست عامل است.
ورود دستگاه های محاسبات الکترونیکی ، به ویژه رایانه های شخصی ، عصر جدیدی را در توسعه رمزنگاری رقم زد. از جمله مزایای بسیاری از دستگاه های رایانه ای ، موارد زیر را می توان ذکر کرد:
الف) سرعت فوق العاده بالا در پردازش اطلاعات ،
ب) توانایی ورود سریع و رمزگذاری یک متن قبلاً آماده شده ،
ج) امکان استفاده از الگوریتم های رمزگذاری پیچیده و بسیار قوی ،
د) سازگاری خوب با امکانات ارتباطی مدرن ،
ه) تجسم سریع متن با قابلیت چاپ سریع یا پاک کردن آن ،
و) توانایی داشتن برنامه های مختلف رمزگذاری در یک رایانه با مسدود کردن دسترسی به آنها
افراد غیر مجاز که از سیستم رمز عبور یا حفاظت رمزنگاری داخلی استفاده می کنند ،
ز) جهانی بودن مواد رمزگذاری شده (یعنی تحت شرایطی ، الگوریتم رمزگذاری رایانه می تواند نه تنها اطلاعات الفبایی ، بلکه مکالمات تلفنی ، اسناد عکاسی و مواد ویدئویی را نیز رمزگذاری کند).
با این حال ، باید توجه داشت که در سازماندهی حفاظت از اطلاعات در حین توسعه ، ذخیره ، انتقال و پردازش ، باید رویکرد سیستماتیک را دنبال کرد. راه های زیادی برای نشت اطلاعات وجود دارد و حتی حفاظت خوب از رمزنگاری امنیت آن را تضمین نمی کند مگر اینکه اقدامات دیگری برای محافظت از آن انجام شود.
منابع:
Adamenko M. مبانی رمزنگاری کلاسیک. اسرار رمزها و کدها. M.: مطبوعات DMK ، 2012. S. 67-69 ، 143 ، 233-236.
سیمون اس. کتاب رمزها. M.: Avanta +، 2009. S. 18-19 ، 67 ، 103 ، 328-329 ، 361 ، 425.
