Des de temps immemorials, els xifrats s’utilitzen per guardar secrets. Un dels sistemes de xifratge més antics, la informació sobre la qual ens ha aportat la història, és errant. Va ser utilitzat pels antics grecs fins al segle V aC. En aquells dies, Esparta, recolzada per Pèrsia, va fer una guerra contra Atenes. El general espartà Lisandro va començar a sospitar dels perses d'un doble joc. Necessitava amb urgència informació veritable sobre les seves intencions. En el moment més crític, un esclau missatger va arribar del camp persa amb una carta oficial. Després de llegir la carta, Lisandro va exigir un cinturó al missatger. Resulta que en aquest cinturó un amic fidel (ara diríem "agent secret") Lysandra va escriure un missatge xifrat. Al cinturó del missatger, es van escriure diverses cartes desordenades, que no sumaven cap paraula. A més, les cartes no s’escrivien al llarg de la cintura, sinó a través. Lisandro va agafar un cilindre de fusta d’un cert diàmetre (errant), va enrotllar-se el cinturó del missatger de manera que les vores del cinturó es tanquessin i el missatge que esperava s’alineava al cinturó al llarg de la generatriu del cilindre. Va resultar que els perses complotaven atacar els espartans amb una punyalada sorpresa a l'esquena i van matar els partidaris de Lisandre. Havent rebut aquest missatge, Lisandro va aterrar inesperadament i secretament prop de la ubicació de les tropes perses i amb un cop sobtat les va derrotar. Aquest és un dels primers casos coneguts de la història en què un missatge xifrat va tenir un paper extremadament important.
Es tractava d’un xifratge de permutació, el text xifrat del qual consisteix en lletres de text clar reordenades segons una determinada llei, però desconeguda pels forasters. El sistema de xifrat aquí és la permutació de les lletres, les accions són l’enrotllament del cinturó al voltant del vagabund. La clau de xifratge és el diàmetre del vagabund. És clar que l’emissor i el destinatari del missatge han de tenir cordes del mateix diàmetre. Això correspon a la regla segons la qual la clau de xifratge ha de ser coneguda tant pel remitent com pel destinatari. Vagar és el tipus de xifratge més senzill. N’hi ha prou amb recollir diverses vagades de diversos diàmetres i, després d’enrotllar el cinturó sobre un d’ells, apareixerà el text pla. Aquest sistema de xifratge es va desxifrar a l’antiguitat. El cinturó es va enrotllar sobre un passeig cònic amb una lleugera conicitat. Quan el diàmetre de la secció transversal de l’esquitala cònica és proper al diàmetre utilitzat per al xifratge, es llegeix parcialment el missatge, després del qual es fa enrotllar el cinturó al voltant de l’esquitala del diàmetre requerit.
Juli Cèsar va utilitzar àmpliament xifres d’un altre tipus (xifres de reemplaçament), que fins i tot es considera l’inventor d’un d’aquests xifrats. La idea del xifratge Cèsar era que sobre el paper (papir o pergamí) s’escriuen dos alfabets de la llengua en què s’escriurà el missatge. Tanmateix, el segon alfabet s’escriu sota el primer amb un determinat (conegut només per l’emissor i el destinatari, shift). Per al xifratge Cèsar, aquest desplaçament és igual a tres posicions. En lloc de la lletra de text en text corresponent, que es pren del primer alfabet (superior), el caràcter inferior de l’alfabet sota aquesta lletra s’escriu al missatge (text xifrat). Naturalment, ara un sistema de xifratge tan fàcil pot ser trencat fins i tot per un laic, però en aquell moment el xifratge de Cèsar es considerava irrompible.
Els antics grecs van inventar un xifratge una mica més complex. Van escriure l’alfabet en forma de taula de 5 x 5, van denotar files i columnes amb símbols (és a dir, els van numerar) i van escriure dos símbols en lloc d’una lletra de text clar. Si aquests caràcters es mostren en un missatge com a bloc únic, amb missatges curts per a una taula específica, aquest xifratge és molt estable, fins i tot segons els conceptes moderns. Aquesta idea, que té uns dos mil anys d’antiguitat, es va utilitzar en xifres complexos durant la Primera Guerra Mundial.
El col·lapse de l'Imperi Romà va anar acompanyat del declivi de la criptografia. La història no ha conservat cap informació significativa sobre el desenvolupament i aplicació de la criptografia a la primera i mitjana edat mitjana. I només mil anys després, la criptografia reviu a Europa. El segle XVI a Itàlia és un segle d’intriga, conspiració i turbulències. Els clans Borgia i Mèdici lluiten pel poder polític i financer. En aquesta atmosfera, els xifrats i els codis esdevenen vitals.
El 1518, l’abat Trithemius, monjo benedictí resident a Alemanya, va publicar un llibre en llatí anomenat Poligrafia. Va ser el primer llibre sobre l'art de la criptografia i aviat es va traduir al francès i a l'alemany.
El 1556, el metge i matemàtic de Milà Girolamo Cardano va publicar un treball que descrivia el sistema de xifratge que va inventar, que va passar a la història com el "Cardano Lattice". És un tros de cartró dur amb forats tallats en ordre aleatori. La xarxa Cardano va ser la primera aplicació del xifrat de permutació.
Es va considerar un xifratge absolutament fort fins i tot a la segona meitat del segle passat, amb un nivell prou alt de desenvolupament de les matemàtiques. Així, a la novel·la de Jules Verne "Mathias Sandor", esdeveniments dramàtics es desenvolupen al voltant d'una carta xifrada enviada amb un colom, però van caure accidentalment en mans d'un enemic polític. Per llegir aquesta carta, es va dirigir a l'autor de la carta com a criat per trobar una quadrícula xifrada a casa seva. A la novel·la, ningú no té la idea d’intentar desxifrar una lletra sense clau, basant-se només en el coneixement del sistema de xifratge aplicat. Per cert, la carta interceptada semblava una taula de 6 x 6 lletres, que era un error greu del xifrat. Si la mateixa lletra s'hagués escrit en una cadena sense espais i el nombre total de lletres amb l'ajut de l'addició no fos 36, el desxifrador hauria de comprovar les hipòtesis sobre el sistema de xifratge utilitzat.
Podeu comptar el nombre d’opcions de xifratge que proporciona el reticle Cardano 6 x 6. desxifrant aquest reticle durant diverses desenes de milions d’anys. L’invent de Cardano va resultar ser extremadament tenaç. Sobre la seva base, durant la Segona Guerra Mundial, es va crear un dels xifrats navals més duradors de Gran Bretanya.
No obstant això, a hores d’ara s’han desenvolupat mètodes que permeten, sota determinades condicions, desxifrar un sistema d’aquest tipus prou ràpidament.
L’inconvenient d’aquest reticle és la necessitat d’ocultar el reticle de manera fiable als desconeguts. Tot i que en alguns casos és possible recordar la ubicació de les ranures i l’ordre de la seva numeració, l’experiència demostra que no es pot confiar en la memòria d’una persona, especialment quan el sistema s’utilitza poques vegades. A la novel·la "Matthias Sandor" la transició de la reixa a les mans de l'enemic va tenir les conseqüències més tràgiques per a l'autor de la carta i per a tota l'organització revolucionària de la qual formava part. Per tant, en alguns casos, poden ser preferibles sistemes de xifratge menys forts, però més senzills i fàcils de recuperar de la memòria.
Dues persones podrien reclamar el títol de "pare de la criptografia moderna" amb el mateix èxit. Són l’italià Giovanni Battista Porta i el francès Blaise de Vigenère.
El 1565, Giovanni Porta, un matemàtic de Nàpols, va publicar un sistema de xifratge basat en la substitució que permetia substituir qualsevol caràcter en text pla per una lletra xifradora d’onze maneres diferents. Per a això, es prenen 11 alfabets xifrats, cadascun d'ells s'identifica mitjançant un parell de lletres que determinen quin alfabet s'ha d'utilitzar per substituir la lletra de text en clar per un alfabet xifrat. Quan feu servir alfabets de xifratge de ports, a més de tenir 11 alfabets, també heu de tenir una paraula clau que defineixi l’alfabet de xifratge corresponent a cada pas de xifratge.
La taula de Giovanni Porta
Normalment, el text xifrat del missatge s’escriu d’una sola peça. En les línies de comunicació tècnica, normalment es transmet en forma de grups de cinc dígits, separats entre si per un espai, deu grups per línia.
El sistema Ports té una durabilitat molt elevada, sobretot a l’hora de triar i escriure alfabets a l’atzar, fins i tot segons criteris moderns. Però també té desavantatges: tots dos corresponsals han de tenir taules bastant feixugues que s’han d’evitar que mirin indiscretes. A més, heu d’acord d’alguna manera en una paraula clau, que també hauria de ser secreta.
Aquests problemes van ser resolts pel diplomàtic Vigenère. A Roma, va conèixer les obres de Trithemius i Cardano, i el 1585 va publicar la seva obra "Un tractat sobre xifres". Igual que el mètode Ports, el mètode Vigenère es basa en taules. El principal avantatge del mètode Vigenere és la seva simplicitat. Igual que el sistema Ports, el sistema Vigenère requereix una paraula clau (o frase) per xifrar, les lletres de les quals determinen per quins dels 26 alfabets xifrats es xifrarà cada lletra específica del text pla. La lletra de text clau defineix la columna, és a dir, alfabet xifrat específic. La mateixa lletra del text xifrat es troba dins de la taula corresponent a la lletra del text pla. El sistema Vigenere utilitza només 26 greixos xifrats i té una resistència inferior al sistema de ports. Però la taula Vigenere és fàcil de restaurar des de la memòria abans del xifratge i després destruir-la. L’estabilitat del sistema es pot augmentar acordant no una paraula clau, sinó una frase clau llarga, el període d’ús dels alfabets xifrats serà molt més difícil de determinar.
Xifratge de Vigenère
Tots els sistemes de xifratge anteriors al segle XX eren manuals. Amb una intensitat baixa d’intercanvi de xifratge, això no era un desavantatge. Tot va canviar amb l'arribada del telègraf i la ràdio. Amb l’augment de la intensitat de l’intercanvi de missatges xifrats per mitjans tècnics de comunicació, s’ha facilitat molt l’accés de persones no autoritzades als missatges transmesos. Els requisits per a la complexitat dels xifrats, la velocitat de xifratge (desxifratge) de la informació han augmentat dràsticament. Es va fer necessari mecanitzar aquest treball.
Després de la Primera Guerra Mundial, el negoci de xifratge va començar a desenvolupar-se ràpidament. S’estan desenvolupant nous sistemes de xifratge, s’inventen màquines que acceleren el procés de xifratge (desxifratge). La més famosa va ser la màquina de xifrat mecànica "Hagelin". L’empresa per a la producció d’aquestes màquines va ser fundada pel suec Boris Hagelin i encara existeix en l’actualitat. El Hagelin era compacte, fàcil d'utilitzar i proporcionava una alta resistència del xifratge. Aquesta màquina de xifratge va implementar el principi de substitució i el nombre d’alfabets de xifratge utilitzats va superar el del sistema de ports i la transició d’un alfabet de xifratge a un altre es va dur a terme de manera pseudoaleatòria.
Cotxe Hagellin C-48
Tecnològicament, el funcionament de la màquina utilitzava els principis de funcionament de l’addició de màquines i de les màquines automàtiques mecàniques. Més tard, aquesta màquina va experimentar millores tant matemàtiques com mecàniques. Això va augmentar significativament la durabilitat i la usabilitat del sistema. El sistema va resultar tan exitós que durant la transició a la tecnologia informàtica, es van modelar electrònicament els principis establerts a Hagelin.
Una altra opció per a la implementació del xifratge de substitució eren les màquines de disc, que des dels seus inicis eren electromecàniques. El principal dispositiu de xifratge del cotxe era un conjunt de discos (de 3 a 6 peces), muntats en un eix, però no de forma rígida, i de manera que els discos poguessin girar al voltant de l’eix independentment els uns dels altres. El disc tenia dues bases, fetes de baquelita, en les quals es premien els terminals de contacte segons el nombre de lletres de l’alfabet. En aquest cas, els contactes d’una base es van connectar elèctricament internament amb els contactes de l’altra base per parelles d’una manera arbitrària. Els contactes de sortida de cada disc, excepte l’últim, es connecten mitjançant plaques de contacte fixes als contactes d’entrada del següent disc. A més, cada disc té una brida amb ressalts i depressions, que junts determinen la naturalesa del moviment de pas de cada disc en cada cicle de xifratge. A cada cicle de rellotge, el xifratge es duu a terme mitjançant pulsació de tensió a través del contacte d'entrada del sistema de commutació corresponent a la lletra de text clar. A la sortida del sistema de commutació, apareix la tensió al contacte, que correspon a la lletra actual del text xifrat. Després de completar un cicle de xifratge, els discs es giren independentment els uns dels altres en un o diversos passos (en aquest cas, alguns discs poden estar completament inactius a cada pas). La llei del moviment està determinada per la configuració de les brides del disc i es pot considerar pseudo-aleatòria. Aquestes màquines eren àmpliament difoses i les idees que hi havia darrere també es van modelar electrònicament durant l'arribada de l'era de la informàtica electrònica. La força dels xifrats produïts per aquestes màquines també va ser excepcionalment elevada.
Durant la Segona Guerra Mundial, la màquina de disc Enigma es va utilitzar per xifrar la correspondència de Hitler amb Rommel. Un dels vehicles va caure en mans de la intel·ligència britànica durant poc temps. Havent-ne fet una còpia exacta, els britànics van poder desxifrar la correspondència secreta.
La següent pregunta és pertinent: és possible crear un xifratge absolutament fort, és a dir, que no es revelaria fins i tot teòricament. El pare de la cibernètica, Norbert Wiener, va argumentar: "Qualsevol tros de text xifrat suficientment llarg sempre es pot desxifrar, sempre que l'oponent tingui prou temps per a això … Qualsevol xifratge es pot desxifrar si només hi ha una necessitat urgent i la informació que se suposa que s’obté val la pena. mitjans d’esforç i temps ". Si parlem d’un xifratge generat d’acord amb qualsevol algorisme definit amb precisió i sense ambigüitats, per complex que sigui, aleshores aquest és el cas.
No obstant això, el matemàtic nord-americà i especialista en processament d'informació Claude Shannon va demostrar que es podria crear un xifratge absolutament fort. Al mateix temps, no hi ha diferències pràctiques entre un xifratge absolutament fort i els anomenats xifrats de força pràctics (implementats mitjançant algoritmes complexos especialment desenvolupats). Cal generar un xifratge absolutament fort que s’ha d’utilitzar de la manera següent:
- el xifratge es genera sense utilitzar cap algorisme, sinó de forma completament aleatòria (llançar una moneda, obrir una carta a l’atzar des d’una baralla ben barrejada, generant una seqüència de nombres aleatoris mitjançant un generador de nombres aleatoris en un díode de soroll, etc.).);
- la longitud del text xifrat no ha de superar la longitud del xifratge generat, és a dir, s'utilitzarà un caràcter xifrat per xifrar un caràcter del text en clar.
Naturalment, en aquest cas s’han de complir totes les condicions per al maneig correcte dels xifrats i, sobretot, no es pot tornar a xifrar el text amb un xifratge que ja s’hagi utilitzat una vegada.
S'utilitzen xifrats absolutament forts en els casos en què s'ha de garantir la impossibilitat absoluta de desxifrar per part de l'enemic de la correspondència. En particular, aquests xifrats són utilitzats per agents il·legals que operen en territori enemic i que utilitzen notes xifrades. El quadern consta de pàgines amb columnes de números, triades a l’atzar i anomenades xifratge de blocs.
Els mètodes de xifratge són diferents, però un dels més senzills és el següent. Les lletres de l'alfabet estan numerades amb números de dos dígits A - 01, B - 02 … Z - 32. Aleshores, el missatge "Llest per conèixer" té aquest aspecte:
text pla - A PUNT PER CONèixer;
text digital obert: 0415191503 11 03181917062406;
xifratge de blocs: 1123583145 94 37074189752975;
text xifrat - 1538674646 05 30155096714371.
En aquest cas, el text xifrat s’obté mitjançant l’addició numèrica del text digital simple i el mòdul xifrat en bloc 10 (és a dir, no es té en compte la unitat de transferència, si n’hi ha cap). El text xifrat destinat a la transmissió per mitjans tècnics de comunicació té la forma de grups de cinc dígits, en aquest cas hauria de ser el següent: 15386 74648 05301 5509671437 16389 (els darrers 4 dígits s’afegeixen arbitràriament i no es tenen en compte). Naturalment, cal notificar al destinatari quina pàgina del quadern de xifratge s’utilitza. Això es fa en un lloc predeterminat en text pla (en xifres). Després del xifratge, es trenca i es destrueix la pàgina del xifratge usat. En desxifrar el criptograma rebut, s'ha de restar el mateix xifratge del mòdul 10 del text xifrat. Naturalment, aquesta llibreta s’ha de guardar molt bé i d’amagat, ja que el fet mateix de la seva presència, si es fa conegut per l’enemic, significa el fracàs de l’agent.
L'arribada de dispositius electrònics de computació, especialment els ordinadors personals, va marcar una nova era en el desenvolupament de la criptografia. Entre els molts avantatges dels dispositius de tipus informàtic, cal destacar el següent:
a) velocitat excepcionalment elevada de processament de la informació, b) la possibilitat d’introduir i xifrar ràpidament un text preparat prèviament, c) la possibilitat d'utilitzar algoritmes de xifratge complexos i extremadament forts, d) bona compatibilitat amb les modernes instal·lacions de comunicació, e) visualització ràpida del text amb la possibilitat d'imprimir-lo o esborrar-lo ràpidament, f) la possibilitat de disposar en un ordinador de diversos programes de xifratge amb bloqueig d'accés als mateixos
persones no autoritzades que utilitzen un sistema de contrasenya o protecció criptogràfica interna, g) la universalitat del material xifrat (és a dir, en determinades condicions, un algorisme de xifratge per ordinador pot xifrar no només informació alfanumèrica, sinó també converses telefòniques, documents fotogràfics i materials de vídeo).
Tot i això, cal assenyalar que, en organitzar la protecció de la informació durant el seu desenvolupament, emmagatzematge, transmissió i processament, s’hauria de seguir un enfocament sistemàtic. Hi ha moltes formes possibles de filtració d’informació, i fins i tot una bona protecció contra criptografia no garanteix la seva seguretat tret que es prenguin altres mesures per protegir-la.
Referències:
Adamenko M. Fonaments de la criptologia clàssica. Secrets de xifrats i codis. M.: premsa DMK, 2012. S. 67-69, 143, 233-236.
Simon S. El llibre dels xifrats. M.: Avanta +, 2009. S. 18-19, 67, 103, 328-329, 361, 425.
