Yazışmaların şifrələnməsi zərurəti qədim dünyada yarandı və sadə əvəzedici şifrələr meydana çıxdı. Şifrələnmiş mesajlar bir çox döyüşlərin taleyini müəyyənləşdirdi və tarixin gedişatına təsir etdi. Zaman keçdikcə insanlar getdikcə daha təkmil şifrələmə üsulları icad etdilər.
Kod və şifrə, yeri gəlmişkən, fərqli anlayışlardır. Birincisi, mesajdakı hər sözün kod sözü ilə əvəzlənməsi deməkdir. İkincisi, hər bir məlumat simvolunu xüsusi bir alqoritmdən istifadə edərək şifrələməkdir.
Riyaziyyat məlumatı kodlamağa başlayandan və kriptoqrafiya nəzəriyyəsi inkişaf etdirildikdən sonra alimlər bu tətbiqi elmin bir çox faydalı xüsusiyyətlərini kəşf etdilər. Məsələn, deşifrə alqoritmləri qədim Misir və ya Latın kimi ölü dilləri açmağa kömək edib.
Steqanoqrafiya
Steqanoqrafiya kodlaşdırma və şifrələmədən daha qədimdir. Bu sənət çox uzun müddətdir mövcuddur. Hərfi mənada "gizli yazı" və ya "şifrə yazısı" deməkdir. Steqanoqrafiya kodun və ya şifrənin təriflərinə tam cavab verməsə də, məlumatı yad adamlardan gizlətmək məqsədi daşıyır.göz.
Steqanoqrafiya ən sadə şifrədir. Mumla örtülmüş udulmuş notlar tipik nümunələr və ya böyüdülmüş saçların altında gizlənən qırxılmış başdakı mesajdır. Steqanoqrafiyanın ən bariz nümunəsi bir çox ingilis (təkcə yox) detektiv kitablarında hərflərin görünməz şəkildə işarələndiyi qəzet vasitəsilə mesajların ötürüldüyü üsuldur.
Steqanoqrafiyanın əsas çatışmazlığı ondan ibarətdir ki, diqqətli bir qərib onu fərq edə bilər. Buna görə də, gizli mesajın asanlıqla oxunmasının qarşısını almaq üçün steqanoqrafiya ilə birlikdə şifrələmə və kodlaşdırma üsullarından istifadə edilir.
ROT1 və Sezar şifrəsi
Bu şifrənin adı 1 hərfi irəli DÖNDÜR və bir çox məktəblilərə məlumdur. Bu sadə əvəzetmə şifrəsidir. Onun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, hər bir hərf əlifba sırası ilə 1 hərf irəli sürüşərək şifrələnir. A -> B, B -> C, …, Z -> A. Məsələn, "bizim Nastya yüksək səslə ağlayır" ifadəsini şifrələyirik və "ümumi Obtua dspnlp rmbsheu" alırıq.
ROT1 şifrəsi ixtiyari sayda ofsetlərə ümumiləşdirilə bilər, o zaman ROTN adlanır, burada N hərflərin şifrələnməsinin dəyişdirilməli olduğu nömrədir. Bu formada şifrə qədim zamanlardan məlumdur və "Sezar şifrəsi" adlanır.
Sezar şifrəsi çox sadə və sürətlidir, lakin sadə tək permutasiya şifrəsidir və buna görə də onu sındırmaq asandır. Belə bir dezavantajı olduğu üçün yalnız uşaq oyunlarına uyğundur.
Transpozisiya və ya permutasiya şifrələri
Bu tip sadə dəyişdirmə şifrələri daha ciddidir və bir müddət əvvəl aktiv şəkildə istifadə edilmişdir. Amerika Vətəndaş Müharibəsi və Birinci Dünya Müharibəsi zamanı mesaj göndərmək üçün istifadə edilmişdir. Onun alqoritmi hərfləri yerlərdə yenidən təşkil etməkdən ibarətdir - mesajı tərs qaydada yazın və ya hərfləri cüt-cüt düzəldin. Məsələn, "Morze əlifbası həm də şifrədir" -> "akubza ezrom - kirpi rfish" ifadəsini şifrələyək.
Hər bir simvol və ya onların qrupu üçün ixtiyari permutasiyaları təyin edən yaxşı alqoritmlə şifrə sadə krekinqlərə davamlı oldu. Amma! Yalnız vaxtında. Şifrə sadə kobud qüvvə və ya lüğət uyğunluğu ilə asanlıqla pozulduğundan, bu gün istənilən smartfon onun şifrəsini açmağı bacarır. Buna görə də, kompüterlərin meydana gəlməsi ilə bu şifrə də uşaq kateqoriyasına keçdi.
Mors kodu
ABC informasiya mübadiləsi vasitəsidir və onun əsas vəzifəsi mesajların ötürülməsini asanlaşdırmaq və daha başa düşülən etməkdir. Baxmayaraq ki, bu, şifrələmənin nə üçün nəzərdə tutulduğuna ziddir. Buna baxmayaraq, o, ən sadə şifrələr kimi işləyir. Morze sistemində hər bir hərf, rəqəm və durğu işarəsinin bir qrup tire və nöqtədən ibarət öz kodu var. Teleqrafdan istifadə edərək mesaj göndərərkən tire və nöqtələr uzun və qısa siqnalları təmsil edir.
Teleqraf və Morze əlifbası… Morze 1840-cı ildə "öz" ixtirasını ilk dəfə patentləşdirən şəxs idi, baxmayaraq ki, oxşar cihazlar ondan əvvəl Rusiya və İngiltərədə ixtira edilmişdi. Amma indi kimin vecinə… Teleqraf və əlifbaMorze əlifbası dünyaya çox böyük təsir göstərdi və mesajların kontinental məsafələrə demək olar ki, ani şəkildə ötürülməsinə imkan verdi.
Monoəlifbalı əvəzetmə
Yuxarıda təsvir edilən ROTN və Morze kodu monoalfabetik əvəzedici şriftlərə nümunədir. "Mono" prefiksi o deməkdir ki, şifrələmə zamanı orijinal mesajın hər hərfi yeganə şifrələmə əlifbasından başqa hərf və ya kodla əvəz olunur.
Sadə əvəzetmə şifrələrinin deşifrə edilməsi çətin deyil və bu onların əsas çatışmazlığıdır. Onlar sadə sayma və ya tezlik analizi ilə həll edilir. Məsələn, məlumdur ki, rus dilində ən çox istifadə olunan hərflər “o”, “a”, “i” hərfləridir. Beləliklə, güman etmək olar ki, şifrəli mətndə ən çox rast gəlinən hərflər ya “o”, ya “a”, ya da “və” mənasını verir. Bu mülahizələrə əsasən, mesaj kompüter axtarışı olmadan belə deşifrə edilə bilər.
Məlumdur ki, 1561-1567-ci illərdə Şotland Kraliçası I Meri bir neçə kombinasiya ilə çox mürəkkəb monoalfabetik əvəzetmə şifrəsindən istifadə etmişdir. Bununla belə, onun düşmənləri mesajları deşifrə edə bildilər və məlumat kraliçanı ölümə məhkum etmək üçün kifayət idi.
Qronsfeld şifrəsi və ya çoxəlifbalı əvəzetmə
Sadə şifrələr kriptoqrafiya tərəfindən yararsız elan edilir. Buna görə də onların bir çoxu təkmilləşdirilmişdir. Qronsfeld şifrəsi Sezar şifrəsinin modifikasiyasıdır. Bu üsul sındırmaya daha davamlıdır və kodlaşdırılmış məlumatın hər simvolunun dövri olaraq təkrarlanan müxtəlif əlifbalardan biri ilə şifrələnməsindən ibarətdir. Bunun çoxölçülü bir tətbiq olduğunu söyləmək olarən sadə əvəzetmə şifrəsi. Əslində, Gronsfeld şifrəsi aşağıda müzakirə edilən Vigenere şifrəsinə çox bənzəyir.
ADFGX şifrələmə alqoritmi
Bu almanlar tərəfindən istifadə edilən ən məşhur Birinci Dünya Müharibəsi şifrəsidir. Şifrə onun adını aldı, çünki şifrələmə alqoritmi bütün şifrəqramları bu hərflərin növbələşməsinə gətirib çıxardı. Hərflərin seçimi teleqraf xətləri ilə ötürüldükdə onların rahatlığı ilə müəyyən edilirdi. Şifrədəki hər hərf iki ilə təmsil olunur. Gəlin ADFGX kvadratının rəqəmləri ehtiva edən və ADFGVX adlanan daha maraqlı versiyasına baxaq.
| A | D | F | G | V | X | |
| A | J | Q | A | 5 | H | D |
| D | 2 | E | R | V | 9 | Z |
| F | 8 | Y | I | N | K | V |
| G | U | P | B | F | 6 | O |
| V | 4 | G | X | S | 3 | T |
| X | W | L | Q | 7 | C | 0 |
ADFGX kvadratlaşdırma alqoritmi aşağıdakı kimidir:
- Sütun və sətirlər üçün təsadüfi n hərf seçin.
- N x N matrisinin qurulması.
- Matrisə xanaların üzərinə təsadüfi səpələnmiş əlifbanı, rəqəmləri, simvolları daxil edin.
Rus dili üçün də oxşar kvadrat yaradaq. Məsələn, ABCD kvadratı yaradaq:
| A | B | B | G | D | |
| A | E/E | N | b/b | A | I/Y |
| B | W | V/F | G/R | З | D |
| B | Ş/Ş | B | L | X | I |
| G | R | M | O | Yu | P |
| D | F | T | T | S | U |
Bu matris qəribə görünür, çünki bir sıra xanalar iki hərfdən ibarətdir. Bu məqbuldur, mesajın mənası itmir. Asanlıqla bərpa oluna bilər. Bu cədvəldən istifadə edərək "Yığcam şifrə" ifadəsini şifrələyin:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| İfadə | K | O | M | P | A | K | T | N | S | Y | Ш | & | F | R |
| Şifrə | bw | gv | gb | harada | ag | bw | db | ab | dg | cəhənnəm | wa | cəhənnəm | bb | ha |
Beləliklə, son şifrələnmiş mesaj belə görünür: "bvgvgbgdagbvdbabdgvdvaadbbga". Əlbəttə ki, almanlar daha bir neçə şifrə vasitəsilə oxşar xətti həyata keçirdilər. Və sonda çox sabit çıxdışifrələnmiş mesajı sındırmaq üçün.
Vigenère şifrəsi
Bu şifrə sadə mətn dəyişdirmə şifrəsi olsa da, monoalfabetiklərdən daha çox çatlamaya davamlıdır. Bununla belə, güclü alqoritm sayəsində onu sındırmaq uzun müddət qeyri-mümkün hesab olunurdu. Onun haqqında ilk qeyd 16-cı əsrə aiddir. Vigenère (Fransız diplomatı) səhvən onun ixtiraçısı hesab olunur. Təhlükənin nə olduğunu daha yaxşı başa düşmək üçün rus dili üçün Vigenere cədvəlini (Vigenère kvadratı, tabula recta) nəzərdən keçirin.
Gəlin "Kasperoviç gülür" ifadəsini kodlamağa başlayaq. Ancaq şifrələmənin uğur qazanması üçün açar söz lazımdır - qoy "parol" olsun. İndi şifrələməyə başlayaq. Bunun üçün açarı o qədər dəfələrlə yazırıq ki, açarı təkrarlamaq və ya kəsmək yolu ilə ondan gələn hərflərin sayı şifrələnmiş ifadədəki hərflərin sayına uyğun olsun:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| İfadə: | K | A | С | P | E | R | O | B | & | W | С | M | E | E | T | С | I |
| Açar | P | A | R | O | L | b | P | A | R | O | L | b | P | A | R | O | L |
İndi Vigener cədvəlindən istifadə edərək, koordinat müstəvisində olduğu kimi, hərf cütlərinin kəsişməsi olan xana axtarırıq və əldə edirik: K + P=b, A + A=B, C + P=C və s.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| Şifrə: | b | B | B | Yu | С | N | Yu | G | Sch | F | E | Y | X | F | G | A | L |
Alırıq ki, "Kasperoviç gülür"="bvusnyugschzh eykhzhgal".
Vigenère şifrəsini sındırmaq çox çətindir, çünki tezlik analizi işləmək üçün açar sözün uzunluğunu bilməlidir. Beləliklə, hack açar sözün uzunluğunu təsadüfi olaraq atmaq və gizli mesajı sındırmağa çalışmaqdır.
Onu da qeyd etmək lazımdır ki, tamamilə təsadüfi açardan əlavə, tamamilə fərqli Vigenère cədvəlindən istifadə etmək olar. Bu halda, Vigenère kvadratı bir yerdəyişmə ilə sətir-sətir yazılmış rus əlifbasından ibarətdir. Bu, bizə ROT1 şifrəsinə istinad edir. Və Sezar şifrəsində olduğu kimi, ofset hər şey ola bilər. Üstəlik, hərflərin sırasının əlifba sırası olması şərt deyil. Bu halda, cədvəlin özü açar ola bilər, hansının mesajı oxumağın qeyri-mümkün olacağını bilmədən, açarı bilsə belə.
Kodlar
Real kodlar hər biri üçün uyğunluqlardan ibarətdirayrı kodun sözləri. Onlarla işləmək üçün sözdə kod kitabları lazımdır. Əslində, bu eyni lüğətdir, yalnız sözlərin kodlara tərcüməsini ehtiva edir. Kodların tipik və sadələşdirilmiş nümunəsi ASCII cədvəlidir - sadə simvolların beynəlxalq şifrəsidir.
Kodların əsas üstünlüyü onların deşifrə edilməsinin çox çətin olmasıdır. Onlar sındırıldıqda tezlik analizi demək olar ki, işləmir. Kodların zəifliyi əslində kitabların özündədir. Birincisi, onların hazırlanması mürəkkəb və bahalı prosesdir. İkincisi, düşmənlər üçün onlar arzu olunan obyektə çevrilirlər və kitabın hətta bir hissəsinin tutulması sizi bütün kodları tamamilə dəyişməyə məcbur edir.
20-ci əsrdə bir çox dövlətlər müəyyən müddətdən sonra kod kitabını dəyişdirərək gizli məlumatları ötürmək üçün kodlardan istifadə edirdilər. Onlar həmçinin fəal şəkildə qonşuların və rəqiblərin kitablarını ovlayırdılar.
Enigma
Hər kəs bilir ki, Enigma II Dünya Müharibəsi zamanı nasistlərin əsas şifrələmə maşını olub. Enigmanın strukturu elektrik və mexaniki sxemlərin birləşməsini ehtiva edir. Şifrənin necə çıxacağı Enigma-nın ilkin konfiqurasiyasından asılıdır. Eyni zamanda, Enigma əməliyyat zamanı konfiqurasiyasını avtomatik dəyişir, bir mesajı bütün uzunluğu boyunca bir neçə yolla şifrələyir.
Ən sadə şifrələrdən fərqli olaraq, "Enigma" trilyonlarla mümkün kombinasiyalar verdi ki, bu da şifrələnmiş məlumatın sındırılmasını demək olar ki, qeyri-mümkün etdi. Öz növbəsində, nasistlərin hər gün üçün hazırladıqları müəyyən bir kombinasiya var idimesaj göndərmək üçün müəyyən bir gündə istifadə olunur. Buna görə də Enigma düşmənin əlinə keçsə belə, hər gün düzgün konfiqurasiyaya girmədən mesajların şifrəsini açmaq üçün heç nə etmədi.
Hack "Enigma" Hitlerin bütün hərbi kampaniyası zamanı fəal şəkildə sınaqdan keçirilib. 1936-cı ildə İngiltərədə bunun üçün gələcəkdə kompüterlərin prototipinə çevrilən ilk hesablama qurğularından biri (Türinq maşını) quruldu. Onun vəzifəsi eyni vaxtda bir neçə onlarla Enigma-nın işini təqlid etmək və onların vasitəsilə ələ keçirilmiş nasist mesajlarını ötürmək idi. Lakin hətta Turinq maşını belə mesajı yalnız arabir sındıra bilirdi.
İctimai açar şifrələməsi
Texnologiyada və kompüter sistemlərində hər yerdə istifadə olunan şifrələmə alqoritmlərinin ən populyarı. Onun mahiyyəti, bir qayda olaraq, biri açıq şəkildə ötürülən, ikincisi isə gizli (özəl) olan iki açarın mövcudluğundadır. Açıq açar mesajı şifrələmək üçün, şəxsi açar isə onun şifrəsini açmaq üçün istifadə olunur.
İctimai açar çox vaxt bir və nömrənin özünü saymayan, yalnız iki bölücü olan çox böyük rəqəmdir. Bu iki bölücü birlikdə gizli açar yaradır.
Gəlin sadə bir misalı nəzərdən keçirək. Açıq açar 905 olsun. Onun bölənləri 1, 5, 181 və 905 rəqəmləridir. Onda gizli açar, məsələn, 5181 rəqəmi olacaq. Çox asan deyirsən? Bəs rolda olsaictimai nömrə 60 rəqəmli rəqəm olacaq? Böyük ədədin bölənlərini hesablamaq riyazi cəhətdən çətindir.
Daha parlaq nümunə üçün bankomatdan pul çıxardığınızı təsəvvür edin. Kartı oxuyarkən şəxsi məlumatlar müəyyən açıq açarla, bank tərəfində isə məlumat gizli açarla şifrələnir. Və bu açıq açar hər əməliyyat üçün dəyişdirilə bilər. Onu tutarkən əsas bölücüləri tez tapmaq üçün heç bir yol yoxdur.
Şrift davamlılığı
Şifrələmə alqoritminin kriptoqrafik gücü sındırmaya müqavimət göstərmək qabiliyyətidir. Bu parametr istənilən şifrələmə üçün ən vacib parametrdir. Aydındır ki, istənilən elektron cihaz tərəfindən deşifrə edilə bilən sadə əvəzetmə şifrəsi ən qeyri-sabit olanlardan biridir.
Bu gün şifrənin gücünü qiymətləndirmək üçün vahid standartlar yoxdur. Bu zəhmətli və uzun bir prosesdir. Bununla belə, bu sahədə standartlar hazırlayan bir sıra komissiyalar var. Məsələn, NIST USA tərəfindən hazırlanmış Qabaqcıl Şifrələmə Standartı və ya AES şifrələmə alqoritmi üçün minimum tələblər.
İstinad üçün: Vernam şifrəsi qırılmaya ən davamlı şifrə kimi tanınır. Eyni zamanda, onun üstünlüyü ondan ibarətdir ki, alqoritminə görə, ən sadə şifrədir.
