מאז ומעולם, הצפנים שימשו לשמירת סודות. אחת ממערכות הצופן העתיקות ביותר, מידע שעליו הביאה לנו ההיסטוריה, משוטט. הוא שימש את היוונים הקדמונים עוד במאה החמישית לפני הספירה. באותם ימים, ספרטה, שנתמכה על ידי פרס, ניהלה מלחמה נגד אתונה. הגנרל הספרטני ליסנדר החל לחשוד בפרסים במשחק כפול. הוא נזקק בדחיפות למידע אמיתי על כוונותיהם. ברגע הקריטי ביותר הגיע עבד שליח מהמחנה הפרסי עם מכתב רשמי. לאחר שקרא את המכתב, דרש ליסנדר חגורה מהשליח. מסתבר שעל החגורה הזאת חברה נאמנה (עכשיו היינו אומרים "סוכן חשאי") ליסנדרה כתבה הודעה מוצפנת. על חגורת השליח נכתבו מכתבים שונים באי סדר, שלא הצטברו לשום מילה. יתר על כן, האותיות לא נכתבו לאורך המותניים, אלא לרוחבן. ליסנדר לקח גליל עץ בקוטר מסוים (נודד), פצע את חגורת השליח סביבו כך שקצוות החגורה נסגרים, וההודעה לה חיכה הייתה בשורה על החגורה לאורך הגנרטריקס של צִילִינדֶר. התברר כי הפרסים זוממים להכות את הספרטנים בדקירה מפתיעה בגב והרגו את תומכיו של ליסנדר. לאחר שקיבל הודעה זו, נחת ליסנדר במפתיע ובסתר ליד מיקומם של הכוחות הפרסים ובמכה פתאומית ניצח אותם. זהו אחד המקרים הראשונים הידועים בהיסטוריה בהם מסר צופן מילא תפקיד חשוב ביותר.
זה היה צופן תמורה, שטקסט הצופן שלו מורכב מאותיות טקסט פשוט שסודרו מחדש על פי חוק מסוים, אך לא ידוע לגורמים חיצוניים. מערכת הצופן כאן היא תמורה של אותיות, הפעולות הן סלילה של החגורה סביב השיטוט. מפתח הצופן הוא קוטר השיטוט. ברור שלשולח ומקבל ההודעה חייבים להיות חבלים בקוטר זהה. זה תואם את הכלל כי מפתח ההצפנה חייב להיות מוכר הן לשולח והן לנמען. שיטוט הוא סוג הצופן הפשוט ביותר. מספיק להרים כמה נדודים בקטרים שונים, ולאחר שסובבים את החגורה על אחד מהם, הטקסט הפשוט יופיע. מערכת הצפנה זו הופענחה בימי קדם. החגורה פצועה בשיטוט חרוטי עם התחדדות קלה. כאשר קוטר החתך של הסקיטלה החרוטית קרוב לקוטר המשמש להצפנה, ההודעה נקראת חלקית, ולאחר מכן החגורה נפתלת סביב הסקיטלה בקוטר הנדרש.
יוליוס קיסר הצפנים בשימוש נרחב מסוג אחר (צופים חלופיים), שאף נחשב כממציא של אחד הצפנים הללו. הרעיון של צופן הקיסר היה שעל גבי נייר (פפירוס או קלף) נכתבים שני אלפבית של השפה שבה ייכתב המסר אחד מתחת לשני. עם זאת, האלף בית השני כתוב תחת הראשון עם שינוי מסוים (הידוע רק לשולח ולנמען, שינוי). עבור צופן הקיסר השינוי הזה שווה לשלוש עמדות. במקום אות הטקסט הפשוטה, שנלקחת מהאלף בית הראשון (העליון), תו האלף -בית התחתון מתחת לאות זו נכתב בהודעה (טקסט צופן). מטבע הדברים, כעת מערכת צופן כזו יכולה להישבר בקלות אפילו על ידי הדיוט, אך באותה תקופה הצופן הקיסר נחשב ללא שביר.
צופן קצת יותר מורכב הומצא על ידי היוונים הקדמונים. הם כתבו את האלף בית בצורה של טבלה 5 x 5, ציינו שורות ועמודות עם סמלים (כלומר, הם ממוספרים אותם) וכתבו שני סמלים במקום אות פשוטה.אם תווים אלה ניתנים בהודעה כבלוק בודד, אז עם הודעות קצרות לטבלה ספציפית אחת, צופן כזה יציב מאוד, אפילו על פי מושגים מודרניים. רעיון זה, בן כאלפיים שנה, שימש בצפנים מורכבים במהלך מלחמת העולם הראשונה.
קריסת האימפריה הרומית לוותה בירידה בקריפטוגרפיה. ההיסטוריה לא שמרה מידע משמעותי על התפתחות ויישום קריפטוגרפיה בימי הביניים המוקדמים והבינוניים. ורק אלף שנה לאחר מכן, קריפטוגרפיה מתחדשת באירופה. המאה השש עשרה באיטליה היא מאה של תככים, קונספירציות וסערות. שבט בורגיה ומדיצ'י מתחרים על כוח פוליטי וכלכלי. באווירה כזו, הצפנים והקודים הופכים לחיים.
בשנת 1518 פרסם אב טריתמיוס, נזיר בנדיקטיני המתגורר בגרמניה, ספר בלטינית בשם פוליגרפיה. זה היה הספר הראשון על אמנות ההצפנה ותורגם עד מהרה לצרפתית וגרמנית.
בשנת 1556 פרסם הרופא והמתמטיקאי ממילאן ג'ירולאמו קארדאנו עבודה המתארת את מערכת ההצפנה שהמציא, שנכנסה להיסטוריה כ"סוכך קרדנו ". זהו פיסת קרטון קשיחה עם חורים חתוכים בסדר אקראי. סריג Cardano היה היישום הראשון של צופן התמורה.
הוא נחשב לצופן חזק בהחלט אפילו במחצית השנייה של המאה הקודמת, עם רמת פיתוח גבוהה למדי של המתמטיקה. כך, ברומן מאת ז'ול ורן "מתיאס סנדר", מתפתחים אירועים דרמטיים סביב מכתב צופן שנשלח עם יונה, אך נפל בטעות לידיו של אויב פוליטי. כדי לקרוא את המכתב הזה, הוא ניגש למחבר המכתב כמשרת כדי למצוא רשת צופן בביתו. ברומן, לאף אחד אין רעיון לנסות לפענח אות ללא מפתח, המבוסס רק על ידע במערכת הצופן היישומית. אגב, האות המיירטת נראתה כמו שולחן בגודל 6 x 6 אותיות, שהייתה טעות גסה של הצופן. אם אותה אות הייתה נכתבת במחרוזת ללא רווחים ומספר האותיות הכולל בעזרת התוספת לא היה 36, עדיין המפענח יצטרך לבדוק את ההשערות לגבי מערכת ההצפנה בה נעשה שימוש.
אתה יכול לספור את מספר אפשרויות ההצפנה המסופקות על ידי רשת 6 x 6 Cardano. פענוח סריג כזה במשך כמה עשרות מיליוני שנים! המצאתו של קארדאנו הוכיחה את עצמה כעיקשת ביותר. על בסיסו, במהלך מלחמת העולם השנייה, נוצר אחד הצפנים הימיים העמידים ביותר בבריטניה הגדולה.
עם זאת, עד כה פותחו שיטות המאפשרות, בתנאים מסוימים, לפענח מערכת כזו במהירות מספקת.
החיסרון של סריג זה הוא הצורך להסתיר באופן אמין את הסריג עצמו מפני זרים. למרות שבמקרים מסוימים ניתן לזכור את מיקום החריצים וסדר המספור שלהם, הניסיון מלמד כי לא ניתן לסמוך על זיכרון של אדם, במיוחד כאשר המערכת משמשת לעתים רחוקות. ברומן "מתיאס סנדור" למעבר הסורג לידיו של האויב היו התוצאות הטרגיות ביותר על כותב המכתב ועל כל הארגון המהפכני שבו היה חבר. לכן במקרים מסוימים עדיפות מערכות הצפנה פחות חזקות אך פשוטות שקל לשחזר מהזיכרון.
שני אנשים יכולים לתבוע את התואר "אבי הקריפטוגרפיה המודרנית" באותה הצלחה. הם האיטלקי ג'ובאני בטיסטה פורטה ובלייז דה ויגנר הצרפתי.
בשנת 1565 פרסם ג'ובאני פורטה, מתמטיקאי מנאפולי, מערכת צופן מבוססת החלפה שאפשרה להחליף כל תו טקסט פשוט באות צופן באחת עשרה דרכים שונות.לשם כך, נלקחים 11 אלפבית צופנים, כל אחד מהם מזוהה על ידי זוג אותיות הקובעות באיזה אלפבית יש להשתמש כדי להחליף את האות הטקסט הפשוט באלפבית צופן. כשאתה משתמש באותיות צופן היציאות, בנוסף לכך שיש לך 11 אלפבית, אתה צריך גם מילת מפתח המגדירה את האלף -בית המקביל בכל שלב הצפנה.
השולחן של ג'ובאני פורטה
בדרך כלל טקסט הצופן בהודעה כתוב ביצירה אחת. בקווי תקשורת טכניים, הוא מועבר בדרך כלל בצורה של קבוצות בת חמש ספרות, המופרדות אחת מהשניה ברווח, עשר קבוצות בשורה.
למערכת הפורטים עמידות גבוהה מאוד, במיוחד כאשר בוחרים וכתיבה של אלפבית באופן אקראי, אפילו על פי קריטריונים מודרניים. אבל יש לזה גם חסרונות: לשני הכתבים יש שולחנות מסורבלים למדי שיש להימנע מעיניים סקרניות. בנוסף, עליך להסכים איכשהו על מילת מפתח, שאמורה להיות גם סודית.
בעיות אלה נפתרו על ידי הדיפלומט ויגנר. ברומא התוודע ליצירותיהם של טריתמיוס וקרדאנו, ובשנת 1585 פרסם את יצירתו "מסכת על צופים". בדומה לשיטת Ports, גם שיטת Vigenère מבוססת שולחן. היתרון העיקרי של שיטת Vigenere הוא הפשטות שלה. בדומה למערכת הפורטים, מערכת Vigenère דורשת מילת מפתח (או ביטוי) להצפנה, שאותיותיה קובעות אילו מתוך 26 אלפבית הצופן כל אות ספציפית של הטקסט הפשוט יוצפנה על ידי. אות הטקסט המרכזית מגדירה את העמודה, כלומר. אלפבית צופן ספציפי. האות של הצופן עצמו נמצאת בתוך הטבלה המתאימה לאות הטקסט הפשוט. מערכת Vigenere משתמשת רק ב -26 שומנים מצופנים והיא נחותה בחוזקה למערכת הנמלים. אבל קל לשחזר את שולחן Vigenere מהזיכרון לפני ההצפנה ולאחר מכן להרוס. ניתן להגביר את יציבות המערכת על ידי הסכמה לא על מילת מפתח, אלא על ביטוי מפתח ארוך, אז תקופת השימוש באלפבית הצופן תהיה קשה הרבה יותר לקבוע.
צופן Vigenère
כל מערכות ההצפנה לפני המאה העשרים היו ידניות. עם עוצמת חילופי צופרים נמוכה, זה לא היה חסרון. הכל השתנה עם הופעת הטלגרף והרדיו. עם העלייה בעוצמת חילופי הודעות הצופן באמצעי תקשורת טכניים, הגישה של אנשים בלתי מורשים להודעות המועברות הפכה להרבה יותר קלה. הדרישות למורכבות הצפנים, מהירות ההצפנה (פענוח) המידע גדלה באופן דרמטי. הפך להיות הכרחי למיכון העבודה הזו.
לאחר מלחמת העולם הראשונה, עסק ההצפנה החל להתפתח במהירות. מערכות הצפנה חדשות מפותחות, ממציאים מכונות המאיצות את תהליך ההצפנה (פענוח). המפורסמת ביותר הייתה מכונת הצופן המכנית "האגלין". החברה לייצור מכונות אלה נוסדה על ידי השבדי בוריס האגלין ועדיין קיימת כיום. האגלין היה קומפקטי, קל לשימוש וסיפק חוזק גבוה של הצופן. מכונת צופן זו יישמה את עקרון ההחלפה, ומספר אלפבית הצפנים בשימוש עלה על זה של מערכת הנמלים, והמעבר מאלפבית צופן אחד למשנהו בוצע באופן פסאודו-אקראי.
מכונית הגלין C-48
מבחינה טכנולוגית, הפעלת המכונה השתמשה בעקרונות הפעולה של הוספת מכונות ומכונות אוטומטיות מכניות. מאוחר יותר, מכונה זו עברה שיפורים, הן מתמטית והן מכנית. זה הגביר משמעותית את עמידות המערכת ואת שימושיותה. המערכת התבררה כה מוצלחת שבמהלך המעבר לטכנולוגיית המחשב, העקרונות שנקבעו בהאגלין עוצבו באופן אלקטרוני.
אופציה נוספת ליישום הצופן החלופי הייתה מכונות דיסק, שמן תחילתן היו אלקטרומכניות. מכשיר ההצפנה העיקרי במכונית היה מערך דיסקים (מ -3 עד 6 חלקים), המותקן על ציר אחד, אך לא בנוקשות, ובאופן כזה שהדיסקים יכולים להסתובב סביב הציר ללא תלות זה בזה.לדיסק היו שני בסיסים, עשויים בקליט, שאליהם נלחצו מסופי המגע בהתאם למספר האותיות של האלף בית. במקרה זה, המגעים של בסיס אחד היו מחוברים באופן חשמלי פנימי עם המגעים של הבסיס השני בזוגות באופן שרירותי. מגעי הפלט של כל דיסק, למעט הדיסק האחרון, מחוברים באמצעות לוחות מגע קבועים לאנשי הקשר של הדיסק הבא. בנוסף, לכל דיסק יש אוגן עם בליטות ושקעים, שקובעים יחד את אופי תנועת הצעד של כל דיסק בכל מחזור הצפנה. בכל מחזור שעון ההצפנה מתבצעת על ידי מתח פועם דרך מגע הכניסה של מערכת המיתוג המתאימה לאות הטקסט הפשוט. ביציאה של מערכת המיתוג, המתח מופיע על איש הקשר, המתאים לאות הנוכחית של הצופן. לאחר שהסתיים מחזור הצפנה אחד, הדיסקים מסתובבים באופן בלתי תלוי זה בזה בצעד אחד או במספר צעדים (במקרה זה, כמה דיסקים עשויים להיות ללא שימוש בכל שלב). חוק התנועה נקבע על פי תצורת אוגני הדיסקים והוא יכול להיחשב כפסאודו אקראי. מכונות אלה היו נפוצות, והרעיונות שעומדים מאחוריהן עוצבו גם הן באופן אלקטרוני במהלך הופעת עידן המחשוב האלקטרוני. חוזק הצפנים המיוצרים על ידי מכונות כאלה היה גם הוא יוצא דופן.
במהלך מלחמת העולם השנייה שימשה מכונת הדיסק של אניגמה להצפנת התכתבותו של היטלר עם רומל. אחד הרכבים נפל לזמן קצר לידי המודיעין הבריטי. לאחר שעשו עותק מדויק שלו, הצליחו הבריטים לפענח התכתבות סודית.
השאלה הבאה רלוונטית: האם אפשר ליצור צופן חזק בהחלט, כלומר כזה שייחשף אפילו תיאורטית. אבי הקיברנטיקה, נורברט ווינר, טען: "תמיד ניתן לפענח כל פיסת הצפנה ארוכה מספיק, ובלבד שיש ליריב מספיק זמן לכך … ניתן לפענח כל צופן אם רק יש צורך דחוף בו וברצון. מידע שאמור להתקבל שווה את המחיר. אמצעי מאמץ וזמן ". אם אנחנו מדברים על צופן שנוצר בהתאם לאלגוריתם שהוגדר במדויק וחד משמעי, לא משנה כמה מורכב זה יהיה, אז זה אכן המצב.
עם זאת, המתמטיקאי והמומחה לעיבוד המידע האמריקאי קלוד שאנון הראה שניתן ליצור צופן חזק בהחלט. יחד עם זאת, אין הבדל מעשי בין צופן חזק לחלוטין לבין מה שמכונה צופי חוזק מעשי (המיושמים באמצעות אלגוריתמים מורכבים שפותחו במיוחד). יש לייצר צופן חזק לחלוטין ולהשתמש בו כדלקמן:
הצופן נוצר ללא כל אלגוריתם, אלא באופן אקראי לחלוטין (זריקת מטבע, פתיחת כרטיס באקראי מחפיסה מעורבת היטב, יצירת רצף מספרים אקראיים על ידי מחולל מספרים אקראיים על דיודת רעש וכו '..);
- אורך הצופן לא יעלה על אורך הצופן שנוצר, כלומר יש להשתמש בתו צופן אחד להצפנת תו אחד של הטקסט הפשוט.
מטבע הדברים, במקרה זה יש להתקיים כל התנאים לטיפול נכון בצפנים ובעיקר לא ניתן להצפין מחדש את הטקסט באמצעות צופן שכבר נעשה בו שימוש פעם אחת.
נעשה שימוש בצפנים חזקות בהחלט במקרים בהם יש להבטיח את חוסר האפשרות המוחלט של פענוח על ידי אויב ההתכתבויות. בפרט, צופנים כאלה משמשים סוכנים בלתי חוקיים הפועלים בשטח האויב ומשתמשים בפתקי צופן. המחברת מורכבת מדפים עם עמודות של מספרים, שנבחרו באקראי ונקראים צופן בלוקים.
שיטות ההצפנה שונות, אך אחת הפשוטות היא להלן. האותיות של האלף בית ממוספרות במספרים דו ספרתיים A - 01, B - 02 … Z - 32. ואז ההודעה "מוכן להיפגש" נראית כך:
טקסט רגיל - READY to Meet;
טקסט דיגיטלי פתוח - 0415191503 11 03181917062406;
צופן בלוקים - 1123583145 94 37074189752975;
צופן טקסט - 1538674646 05 30155096714371.
במקרה זה, הצופן מתקבל על ידי תוספת מספרית של הטקסט הדיגיטלי הפשוט ומודולו 10 של צופן החסימה (כלומר, יחידת ההעברה, אם קיימת, אינה נלקחת בחשבון). טקסט הצופן המיועד לשידור באמצעי תקשורת טכניים הוא בעל קבוצות של חמש ספרות, במקרה זה הוא צריך להיראות כך: 15386 74648 05301 5509671437 16389 (ארבע הספרות האחרונות מתווספות באופן שרירותי ואינן נלקחות בחשבון). מטבע הדברים, יש להודיע לנמען באיזה דף של מחברת הצופן נעשה שימוש. הדבר מתבצע במקום שנקבע מראש בטקסט רגיל (במספרים). לאחר ההצפנה, דף הצופן המשומש נקרע ונהרס. בעת פענוח הקריפטוגרמה שהתקבלה, יש להפחית את אותו הצופן מודולו 10 מהטקסט הצופן. מטבע הדברים, מחברת כזו חייבת להישמר היטב ובסתר, שכן עצם הימצאותה, אם תיוודע לאויב, פירושה כישלון הסוכן.
הגעתם של מכשירי מחשוב אלקטרוניים, במיוחד מחשבים אישיים, סימנה עידן חדש בהתפתחות הקריפטוגרפיה. בין היתרונות הרבים של מכשירים מסוג מחשב, ניתן לציין את הדברים הבאים:
א) מהירות עיבוד מידע יוצאת דופן, ב) היכולת להזין ולהצפין טקסט שהוכן בעבר, ג) האפשרות להשתמש באלגוריתמי הצפנה מורכבים וחזקים במיוחד, ד) תאימות טובה עם מתקני תקשורת מודרניים, ה) הדמיה מהירה של טקסט עם היכולת להדפיס או למחוק אותו במהירות, ו) היכולת להחזיק במחשב אחד תוכניות הצפנה שונות עם גישה חוסמת אליהן
אנשים לא מורשים המשתמשים במערכת סיסמאות או הגנה פנימית על קריפטו, ז) האוניברסליות של החומר המוצפן (כלומר, בתנאים מסוימים, אלגוריתם הצפנת מחשבים יכול להצפין לא רק מידע אלפאנומרי, אלא גם שיחות טלפון, מסמכי צילום וחומרי וידאו).
עם זאת, יש לציין כי בארגון ההגנה על המידע במהלך פיתוחו, אחסוןו, העברתו ועיבודו, יש לפעול לפי גישה שיטתית. ישנן דרכים רבות אפשריות לדליפת מידע, ואפילו הגנה טובה על קריפטו אינה מבטיחה את אבטחתה אלא אם ננקטו אמצעים אחרים להגנה עליה.
הפניות:
אדמנקו מ 'יסודות הקריפטולוגיה הקלאסית. סודות הצפנים והקודים. מ ': עיתונות DMK, 2012 ש' 67-69, 143, 233-236.
שמעון ס 'ספר הצפנים. מ.: Avanta +, 2009 ש '18-19, 67, 103, 328-329, 361, 425.
