Cos'è la crittografia? Concetti di base

L'uomo è un essere sociale. Essendo nella società, sente il bisogno di comunicare con i propri simili. Le informazioni ottenute lo aiutano a navigare nel mondo e sopravvivere. Tuttavia, accade anche che una persona non possa dire le stesse informazioni a persone diverse. Ad esempio, puoi dire qualcosa ai tuoi amici, ma è meglio nasconderlo ai tuoi genitori. Questo problema riguarda non solo gli adolescenti moderni. Nel corso della sua storia, l'umanità ha escogitato vari modi per crittografare tutti i dati. La crittografia è uno di questi. Questo metodo ha oltre 4 mila anni. Cos'è la crittografia e quali sono le sue caratteristiche? Oggi considereremo esattamente questa domanda.

Pagine di storia

"Scrittura segreta" è ciò che è la crittografia. Forse questo nome è stato inventato dagli antichi greci, poiché questo termine è composto da due parole greche: "cripta" e "grafo", cioè "nascondo, nascondo" e "scrivo". Questa è una scienza specializzata in messaggistica segreta. Il primo lavoro scientifico sulla crittografia appartiene a Aeneas Tactics. Anche le prime antiche civiltà hanno cercato di sviluppare sistemi affidabili per la protezione dei messaggi segreti. I primi sistemi di questo tipo furono creati in Cina, ma i dati erano già crittografati nell'antico Egitto e in Mesopotamia.

La crittografia era particolarmente attiva nel Medioevo. Quindi mercanti e diplomatici hanno usato la crittografia. L'età d'oro della crittografia fu il Rinascimento, quindi Francis Bacon apprese che cos'è la crittografia e qual è la sua applicazione pratica. È stato lui a descrivere le 7 tecniche di testo nascosto e ha proposto un metodo di crittografia binaria. La sua controparte è usata nella programmazione moderna.

L'aspetto del telegrafo ha fortemente influenzato lo sviluppo della crittografia. Quindi le informazioni trasmesse non erano più segrete e i mittenti si concentravano sulla crittografia dei messaggi.

Guerra e tempo del dopoguerra

Durante la prima guerra mondiale, la crittografia fu riconosciuta come un vero strumento di combattimento. I militari intercettarono i messaggi cifrati del nemico, li decifrarono e ottennero un vantaggio significativo. La seconda guerra mondiale servì allo sviluppo di sistemi informatici attraverso la crittografia. È stato durante l'utilizzo delle macchine di crittografia che il pubblico ha compreso l'importanza del controllo delle informazioni.

Dopo la fine delle ostilità in molti paesi, è stata imposta una moratoria sulla crittografia. La letteratura sul profilo è stata stampata illegalmente o sotto forma di rapporti top secret. Solo nel 1967 il monopolio del governo crollò. Poi uscì il libro di David Kahn, Crackers Codes. Ha esaminato in dettaglio la storia della crittografia e della crittografia. Dopo la pubblicazione aperta di questo libro, iniziarono ad apparire altri lavori, che formarono un approccio completamente nuovo a questa scienza.

Crittografia storica

Durante l'esistenza della scrittura segreta, l'umanità ha inventato molti modi di scrivere in segreto. Alcuni di questi metodi sono stati usati in tempi antichi. Ad esempio, inchiostro simpatico. Tendono a scomparire dopo la scrittura, e alcuni sono invisibili fin dall'inizio. Il destinatario, che ha ricevuto una lettera scritta con tale inchiostro, può renderli visibili elaborando il documento con reagenti chimici o illuminando con raggi ultravioletti.

Un altro tipo di crittografia è chiamato steganografia. Si basa sul fatto che un messaggio si dissolve in un testo di grandi dimensioni che non corrisponde al significato generale del documento. È necessario solo estrarre simboli da questo testo, secondo un certo principio (ad esempio, il secondo carattere di ogni frase o la terza lettera di ogni parola), quindi è possibile leggere il messaggio segreto.

La crittografia è il processo di trasformazione dei messaggi secondo determinate regole che rendono il testo un insignificante insieme di caratteri per una persona non iniziata. Questa è una disciplina pratica che studia e sviluppa metodi di crittografia. Questo è ciò che è la crittografia.

conoscenza

La crittografia è impossibile senza una buona conoscenza in altre scienze. Quindi, crittografia e matematica sono parte integrante l'una dell'altra. In particolare, è necessario conoscere la teoria dei numeri, la teoria degli algoritmi, per comprendere l'algebra astratta. Inoltre, non dimenticare che i metodi crittografici sono progettati per un uso pratico diretto. Gli algoritmi teorici possono essere soggetti ad attacchi che non sono previsti da uno specifico modello matematico. Pertanto, è necessario prima analizzare il modello matematico astratto e quindi caratterizzare in pratica l'effetto dell'algoritmo risultante. Oltre alla matematica nella crittografia e nella crittografia, è importante avere un'idea di questo argomento, e questa non è solo conoscenza del codice, ma anche conoscenza dei campi correlati della disciplina.

Crittografia e decrittografia

Come già accennato, la crittografia è la scienza di come l'informazione viene trasformata in un codice. Ma c'è un altro aspetto del processo: la conversione del codice in un messaggio informativo. Questa è una crittanalisi. Studiare è anche estremamente interessante.

La crittografia e la crittanalisi possono essere considerate due parti della stessa scienza: la criptologia. Queste discipline stanno imparando come crittografare, ma da diverse angolazioni. È impossibile studiarne uno senza l'altro. È davvero ridicolo sapere come progettare un cifrario, ma non capire cosa è criptato in altri messaggi. Quindi, nuovi concetti appaiono per considerazione:

La crittografia è il processo di applicazione di un codice alle informazioni che devono essere segrete.

La decrittografia è il processo inverso di crittografia, cioè la traduzione di un messaggio segreto nel testo originale.

Questi algoritmi, sebbene diversi l'uno dall'altro, ma in alcuni momenti potrebbero coincidere. Nei cifrari a blocchi combinati, come GOST 28147-89 o DES, gli algoritmi sono quasi identici. Differiscono solo nell'ordine di utilizzo degli elementi chiave (chiavi). Ad esempio, è possibile citare il lavoro con il codice di Hill, in cui le lettere cambiano in numeri, che è la chiave. Ciò significa che il processo di crittografia consisterà nella sostituzione delle lettere con i numeri e la decrittografia sostituirà i numeri con le lettere.

Le chiavi sono comunemente intese come parametri permanenti dei cifrari, che assicurano la scelta di una variante di trasformazione dagli insiemi di tutti i possibili. Usando i concetti di chiave, i processi di crittografia e decrittografia sono solitamente descritti come rapporti:

1. f (P, k ₁ ) = C
2. g (C, k ₂ ) = P

Qui, il simbolo P indica il messaggio originale (aperto). C è un messaggio crittografato. F - algoritmo di crittografia, algoritmo g - decrittografia. k ₁ , k ₂ sono le chiavi di crittografia e decrittografia conosciute dal mittente e dal destinatario. In sostanza, le basi della crittografia si basano su queste formule.

Quali sono i cifrari

Per quanto riguarda i cifrari, hanno diverse varianti di classificazione:

• Ambito di applicazione. Ci sono cifre di uso limitato e generale. I secondi sono più resistenti a causa della presenza della chiave segreta. La forza di una cifratura limitata si basa sul segreto dell'algoritmo di trasformazione crittografica.
• Algoritmi di crittografia. Esistono cifrature a chiave singola in cui viene utilizzata la stessa chiave per la crittografia e la decrittografia. Questi includono i seguenti codici:
• Permutazioni - le lettere del testo visibile cambiano le loro posizioni, ma rimangono nel codice.
• Sostituzioni - i simboli di testo in chiaro sono sostituiti da altri, e il messaggio segreto rimane visibile (una mossa piuttosto rischiosa che ha ripetutamente confuso il nemico).
• Cifre additive: le lettere cambiano in numeri, quindi vengono aggiunti i numeri di una sequenza di numeri casuali.
• La crittografia quantistica è il processo di trasmissione di messaggi da parte di oggetti della meccanica quantistica, come elettroni o fotoni. Esistono anche sistemi di crittografia a due chiavi in ​​cui vengono utilizzate due chiavi contemporaneamente e metodi di crittografia combinati.
• Il numero di personaggi. Codici di flusso separati (converti singoli caratteri) e codici a blocchi (la procedura si applica a una serie di lettere).
• Resistenza. In base a questo parametro, i cifrari possono essere divisi in tre gruppi: perfetto (non può essere aperto), praticamente resistente (è impossibile declassificare le informazioni per la quantità di tempo assegnata) e instabile.

Attacco e requisiti

Oggi è impossibile dare una valutazione esaustiva della forza di ogni singolo cifrario, ma la loro affidabilità è verificata con metodi sperimentali. Non dobbiamo dimenticare che la qualità della protezione dei dati dipende in gran parte dal fattore umano, cioè dalla qualificazione dei crittanalisti. Il codice sorgente viene sottoposto a vari attacchi prima dell'uso. Questo è chiamato test di resistenza. Viene eseguito presupponendo che l'hacker conosca l'algoritmo di trasformazione, ma non conosca la chiave.

Nessuno negherà che alcune informazioni trasmesse possano costituire una minaccia per il pubblico se sono rese pubbliche. Questo è il motivo per cui richiederà un alto livello di segretezza. Ora che la tecnologia informatica è già saldamente radicata nella vita quotidiana di ogni terzo cittadino, la sicurezza delle informazioni è diventata più vulnerabile. Pertanto, ogni anno vengono rafforzati i requisiti per i sistemi crittografici:

• La complessità della crittografia dovrebbe dipendere direttamente dall'importanza delle informazioni trasmesse.
• Trascorrere tempo e finanze dovrebbe essere accettabile per un particolare livello di segretezza.
• Le procedure di crittografia e decrittografia non dovrebbero dipendere dalla lunghezza del testo.
• Il numero di chiavi possibili deve essere tale che la loro completa analisi sia impossibile in un tempo ragionevole per l'aggressore, anche se usa la moderna tecnologia dell'informazione e il calcolo della distribuzione.
• Ogni chiave deve garantire la protezione dei dati.
• Un piccolo cambiamento nella chiave dovrebbe comportare una modifica completa o significativa del messaggio.
• La lunghezza del codice non deve superare la lunghezza del testo sorgente.
• Solo quando si usa una chiave, dovrebbe essere leggibile un messaggio segreto.

Metodi moderni di classificazione delle informazioni

In questa disciplina, ci sono due metodi principali per nascondere il messaggio originale.

La crittografia è un metodo privato di classificazione delle informazioni che utilizza una chiave. Codifica: rappresenta le informazioni in una forma alternativa, ad esempio sotto forma di numeri o simboli. Questo è un tipo di crittografia, in cui non ci sono chiavi. È costruito su algoritmi di codifica o tabella di codici.

È consuetudine distinguere tra sistemi di codici pubblici e segreti. I sistemi pubblici sono progettati per il trasferimento, l'archiviazione e l'uso delle informazioni. Ad esempio, codici a barre o Codice Morse I segreti servono a garantire la completa riservatezza delle informazioni delle istituzioni statali e militari. Oggi alcune aziende che preferiscono nascondere informazioni sulle proprie attività devono ottenere una licenza FSB per la crittografia e la crittografia.

Diritto al segreto

Cerchiamo di chiarire quali documenti dovrebbero consentire agli individui o alle organizzazioni di classificare le informazioni sulle loro attività. La licenza FSB per la crittografia è un documento approvato dallo stato che consente a una persona giuridica di sviluppare e distribuire strumenti crittografici. Il documento principale che sovrintende a questo processo è il decreto del governo della Federazione Russa del 16 aprile 2012, n. 313. Si chiama "Sull'approvazione del regolamento sulla concessione di licenze di attività per lo sviluppo di strumenti crittografici".

Come puoi vedere, non è così semplice - nascondere qualsiasi informazione. Tutto deve essere legale. La licenza per la crittografia e la crittografia è rilasciata dal richiedente, che ha i mezzi di protezione crittografica delle informazioni. Fondamentalmente, tali oggetti sono considerati come:

• Dispositivi che riproducono algoritmi di crittografia.
• Programmi di sicurezza che possono salvare informazioni da dati errati.
• Firme elettroniche.
• Dispositivi di codifica, dove parte delle operazioni vengono eseguite manualmente.
• Dispositivi che creano documenti chiave.
• Documenti elettronici (copie di supporti cartacei).
• Mezzi per la crittografia e l'elaborazione dei dati.
• Apparecchiatura di crittografia con la configurazione appropriata.

Vale la pena notare che recentemente una licenza per la crittografia è stata richiesta dai maestri che installano i tachigrafi e le carte di trasferimento. Il permesso di utilizzare la crittografia è necessario nel caso in cui un'azienda o un individuo siano impegnati nel trasferimento di mezzi crittografici o nel trasferimento di mezzi di informazione e di sistemi di telecomunicazione sicuri, nonché nel trasferimento di mezzi per la produzione di chiavi. In questi casi, è necessario disporre dell'autorizzazione da parte dell'FSB. La crittografia ha i mezzi per classificare le informazioni per scopi di sicurezza dello stato. Qualsiasi entità o entità coinvolta nella crittografia dei dati è necessaria per ottenere l'autorizzazione per questo.

Olimpiadi

Per molti, può sembrare che la crittografia sia una disciplina piuttosto complessa che solo gli eletti possono comprendere. Tuttavia, ogni anno, con il supporto dell'Accademia del FSB della Russia, si svolgono le Olimpiadi Interregionali di Matematica e Crittografia. Gli scolari delle classi 9-11 (8-11) possono prenderne parte.

Le Olimpiadi sulla crittografia si svolgono al fine di identificare le abilità degli studenti e l'interesse per le attività scientifiche. Aiuta anche a creare condizioni favorevoli per lo sviluppo intellettuale degli scolari. Poiché gli istituti di istruzione superiore partecipano spesso alla conduzione di una gara di crittografia, è possibile decidere in anticipo dove andare per ulteriori studi dopo la laurea.

C'è una frase famosa: "Chi possiede le informazioni, è il proprietario del mondo". Nel mondo odierno di flussi di informazioni turbolenti, è difficile trovare i dati necessari, ma è ancora più difficile nasconderlo. Pertanto, la crittografia oggi è estremamente richiesta e popolare.