Криптография — это наука, изучающая способы сохранения конфиденциальности и целостности информационных данных при передаче сообщений.
Введение
Криптография появилась очень давно и занимает подобающее ей место и в современной действительности. На сегодняшний день без шифрования нельзя себе представить банковские операции, мессенджеры и приложения, мобильную связь. За наукообразным термином «криптография», который с древнегреческого языка буквально переводится как тайнопись, скрыто давнишнее стремление людей укрыть очень важные информационные данные от посторонних глаз.
По существу, и сама письменность при своем зарождении уже представляла собой криптографическую систему, поскольку ей обладал только узкий круг людей, и при ее помощи они обменивались информацией, которая была недоступна неграмотному человеку. С распространением письменности появилась потребность в более сложных шифровальных системах. Со времени древних цивилизаций криптография всегда использовалась военными, чиновниками, купцами и хранителями религиозных познаний.
История развития криптографии
Наиболее древним подтверждением использования шифра (примерно четыре тысячи лет до нашей эры) специалисты считают древнеегипетский папирус, в котором перечислены монументы времен фараона Аменемхета II. Безымянный автор смог видоизменить известные иероглифы, но, вероятно, не для того, чтобы сокрыть информацию, а для более сильного воздействия на читателей.
Еще одним известным шифром является древнесемитский атбаш, который использовался примерно в 600 году до нашей эры. В нем информацию шифровали наиболее простым методом, а именно, при помощи подмены букв алфавита. Следует заметить, что криптограммы на атбаше можно встретить и в Библии.
В Древней Спарте использовалась скитала, то есть, шифрование при помощи цилиндра и обвивающей его полоски пергамента. Текст нужно было писать в строчку на пергаменте. После того как ленту разматывали, текст становился шифром, прочитать который мог только лишь обладатель цилиндра с таким же диаметром. Специалисты считают, что спартанская скитала является одним из первых криптографических устройств.
В четвертом столетии до нашей эры автор военных трактатов Эней Тактик смог придумать шифровальный диск, который был назван в дальнейшем его именем. Для того чтобы записать сообщение, в отверстия диска с расположенными рядом с ними буквами поочередно продевалась нить. А чтобы можно было прочесть текст, необходимо было всего лишь вытаскивать нить в обратной очередности. Это и было главным недостатком устройства, так как, при наличии времени, шифр мог разгадать любой грамотный человек. Однако, для быстрого «стирания» информации с диска Энея, требовалось всего лишь вытащить нить или разбить устройство.
Одним из первых шифров, который зафиксирован документально, считается шифр Цезаря (примерно сотый год до нашей эры). Заложенный в нем принцип был чрезвычайно простым - каждая буква в исходном тексте подменялась на другую, которая отстоит от нее по алфавиту на заданное количество позиций. Тот, кто знал данное число, мог разгадать шифр и выяснить, какие именно тайные сообщения Цезарь передавал своим подчиненным.
Структурная организация такого шифра показана на рисунке ниже.
Рисунок 1. Шифр Цезаря. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Методы шифрования использовали многие древние народы, но безусловного успеха в криптографии уже в нашей эре сумели достичь арабские ученые. Высокий уровень развития математики и лингвистики помог арабам не только формировать собственные шифры, но и осуществлять расшифровку чужих. Это вызвало появление первых научных работ по криптоанализу, то есть, методам дешифровки сообщений без наличия ключа. Эпоха так называемой наивной криптографии, при которой шифры представляли собой практически загадки, тогда подошла к завершению.
Исследования арабских ученых стали толчком к возникновению полиалфавитных шифров, являющихся более стойкими к расшифровке, в которых могли использоваться сразу несколько алфавитов. Тем не менее средневековые граждане продолжали использовать простые шифры, основанные на замене букв другими буквами или цифрами, неправильном написании букв и так далее. В Средние века в Европе многие полагали, что криптография обладает прямыми связями с магией и каббалой.
Необходимо отметить, что и в Древней Руси также были свои методы тайнописи, к примеру, литорея, которая подразделялась на простую и мудрую. В мудром варианте шифра отдельные буквы подменялись точками, палочками или кружками. В простой литорее, именуемой также тарабарской грамотой, весь набор согласных букв кириллицы располагался в два ряда. Шифрование письма осуществлялось заменой букв одного ряда буквами другого ряда.
Еще одним популярным шифром Древней Руси считалась цифирь, в которой буквы, слоги и слова подменялись цифрами. Часто, для того чтобы усложнить шифр, в него добавляли математические действия, и тогда становилось совсем непросто разгадать подобный шифр.
В эпоху Возрождения криптография переживала подъем. Тогда начинался период формальной криптографии, который был связан с разработкой формализованных, более надежных шифров. Над отдельными загадками ученых времен Ренессанса криптографы следующих поколений бились целые столетия.
Примерно в 1466-м году итальянский ученый Леон Альберти изобрел шифровальный диск, который состоял из двух компонентов, а именно, внешнего и внутреннего. На неподвижном внешнем диске размещался алфавит и цифры. На внутреннем подвижном диске также содержались буквы и цифры, но в другом порядке, и они были ключом к шифру. Для того чтобы зашифровать текст, требовалось найти необходимую букву текста на внешнем диске и подменить ее на букву на внутреннем диске, расположенную под ней. Затем внутренний диск нужно было сдвинуть, и следующая буква шифровалась уже с новой позиции. То есть, шифр Альберти был первым шифром многоалфавитной подмены, основанным на принципах комбинаторики. Помимо этого, Леон Альберти издал одну из первых научных работ, посвященных криптографии, которая называлась «Трактат о шифрах». На рисунке ниже представлен шифровальный диск Леона Альберти.
Рисунок 2. Шифровальный диск Леона Альберти. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
