Тугушев Раиль
Руководитель
МБОУ «СОШ с. Яковлевка» Базарно-Карабулакского
района Саратовской области
Коды и шифры.
В настоящее время очень часто в научных статьях, в учебниках, в Интернете встречаются такие понятия как «кодирование» и «шифрование» и меня заинтересовал вопрос: в чём отличие и в чём сходство этих понятий в современном их понимании, как развивались они исторически?
Оба понятия отображают процесс преобразования информации. Можно сказать, что кодирование и шифрование – это процессы обработки информации, но имеющие разные цели. Кодирование производится с целью более удобной передачи, обработки или хранения информации, а шифрование – с целью защиты информации.
Очень интересным способом кодирования, который был технически реализован для передачи информации на большие расстояния с помощью световых, электрических и электромагнитных сигналов, является код Морзе (или «азбука Морзе») — способ знакового кодирования, представление букв алфавита, цифр, знаков препинания и других символов последовательностью сигналов: длинных («тире») и коротких («точек»). Назван в честь американского изобретателя и художника Сэмюеля Морзе.
Одним из самых удобных принципов кодирования является двоичное кодирование, применяемое для представления и дальнейшей обработки информации в компьютере. Двоичный код — это способ представления данных в одном разряде в виде комбинации двух знаков, обычно обозначаемых цифрами 0 и 1 (двоичный алфавит).
В двоично-десятичном кодировании также используется двоичный код для кодирования чисел в десятичной системе счисления.
При помощи четырех бит можно закодировать шестнадцать цифр. Из них используются 10. Остальные 6 комбинаций в двоично-десятичном коде являются запрещенными.
Двоично-десятичный код применяется, например, в телефонной связи, в калькуляторах.
В целях уменьшения объёма хранимой и передаваемой информации существуют алгоритмы дополнительного преобразования первичного двоичного кода, например, алгоритмы сжатия. Алгоритм Шеннона — Фано — один из первых алгоритмов сжатия, который впервые сформулировали американские учёные Шеннон и Роберт Фано. Применимость каждого метода сжатия может быть универсальной или привязанной к конкретному виду информации. Например, метод сжатия с потерями может быть применён для аудио или графической информации, но не может быть применён к текстовой информации.
Шифрование – защита информации путём её преобразования с использованием определённых закрытых (в смысле доступности для всех) алгоритмов и ключей.
Наука о создании и использовании шифров называется криптографией.
Под шифром понимается совокупность методов и способов обратимого преобразования информации с целью ее защиты от несанкционированного доступа (обеспечения конфиденциальности информации).
Составными элементами шифра являются:
- алфавиты для записи исходных сообщений (защищаемой информации, открытого текста) и шифрованных сообщений (шифртекстов, шифрограмм, криптограмм);
- алгоритмы криптографического преобразования (шифрования и дешифрования);
- множество ключей (важным параметром любого шифра является ключ — параметр криптографического алгоритма, обеспечивающий выбор одного преобразования из совокупности преобразований, возможных для этого алгоритма.)
Шифрование информации применялось с древнейших времён:
Сцитала.
Например, в древней Спарте было изобретено специальное устройство для шифрования текстов – сцитала.
Шифр Цезаря.
Другой известный с античности шифр называется по имени древнеримского императора .
Квадрат Полибия.
В Древней Греции (II в. до н. э.) был известен шифр, называемый «квадрат Полибия».
Шифр Гронфельда
Шифр Гронфельда — шифр замены, использующий число в качестве ключа для текста.
Решётка Кардано.
В 1550 году, Джероламо Кардано, учёный энциклопедист эпохи Возрождения, предложил простую решётку для шифрования сообщений. Он планировал маскировать сообщения под обычное послание, так что в целом они не были полностью похожи на шифрованные.
В профессиональном же смысле шифрование применялось и применяется для защиты информации – государственной, военной, коммерческой. Особое значение криптография приобретала во время войн. Во время Первой мировой войны криптография стала признанным боевым инструментом. Разгаданные сообщения противников вели к ошеломляющим результатам. Перехват телеграммы немецкого посла Артура Циммермана американскими спецслужбами привел к вступлению США в боевые действия на стороне союзников. Вторая мировая война послужила своеобразным катализатором развития компьютерных систем — через криптографию. Использованные шифровальные машины – шифраторы (немецкая «Энигма», английская «Бомба Тьюринга») ясно показали жизненную важность информационного контроля.
Правительственная монополия на криптографические методы рухнула только в 1967 году с выходом книги Дэвида Кана «Взломщики кодов». В это же время сформировался современный подход к науке, четко определились основные требования к зашифрованной информации: конфиденциальность, неотслеживаемость и целостность. Криптография была разделена на две взаимодействующие части: криптосинтез и криптоанализ. Криптографы обеспечивают информации защиту, а криптоаналитики, напротив, ищут пути взлома системы.
Современные алгоритмы шифрования: DES (DataEncryptionStandard), RSA (алгоритм Rivest-Shamir-Adleman), PGP, наш отечественный ГОСТ 28147-89 (который в иностранной литературе чаще называется просто GOST) и другие.
Криптоанализ — наука о методах получения исходного значения зашифрованной информации.
Частотный анализ — основной инструмент для взлома большинства классических шифров перестановки или замены.
Метод полного перебора. С появлением высокопроизводительной вычислительной техники у криптоаналитиков появилась возможность вскрывать шифры методом перебора ключей.
Атака по ключам. Одной из причин ненадёжности криптосистем является использование слабых ключей.
Бандитский криптоанализ. Многие современные методы шифрования настолько устойчивы к взлому, что приходится использовать и такой «метод» взлома шифра. Криптоаналитик может использовать так называемый «человеческий фактор», то есть пытаться с помощью шантажа, подкупа, пыток или иных способов получить информацию о системе шифрования или даже сам ключ шифрования.
Заключение
Вопросы, связанные с представлением информации для возможности её технической обработки и интерпретации, т. е. кодирования с помощью некоторого набора символов (алфавита) очень интересны для исследования. Ведь на самом деле, любой человек в современном обществе достаточно значимую часть информации получает именно в закодированном виде, будь то книга, компьютерное представление символьной информации и т. п. А сами технические устройства могут «понять» информацию только в виде кодов. Поэтому интересно исследовать и историю кодирования, и современное состояние вопроса, и постараться в будущем, возможно, самому принять участие в разработке систем кодирования и обработки информации.
Весьма интересным приложением криптографических методов может быть их применение для дешифровки древних языков, а также тайнописей, не разгаданных до сих пор (например, «Письмо Войнича», «Письмо в Кодексе Рохонци», «Письмо Серафини», медицинские тайнописи (врачебные алфавиты), недешифрованные до сих пор «тарабарские грамоты»)
