Криптография и криптоанализ

Криптологията е математика, като например теорията на числата, както и прилагането на формули и алгоритми, които са в основата на криптографията и криптоанализа. Криптологията всъщност е общо понятие за криптография и криптоанализ.

Тъй като понятията за криптоанализ са силно специализирани и сложни, ние се концентрираме тук само на някои от основните математически понятия, които стоят зад криптографията.

За да може данните да бъдат осигурени за съхранение или предаване, те трябва да се трансформират по такъв начин, което би било трудно за неоторизирано лице да бъде в състояние да открие истинския смисъл. За да се направи това, се използват определени математически уравнения, които са много трудни за решаване, освен ако не са изпълнени определени строги критерии.

Нивото на трудност на решаване на дадено уравнение, е известно като си неподатливо. Тези видове уравнения са в основата на криптографията.

Криптоанализ и криптология

Криптографията е практиката и изучаването на техники за защитена комуникация в присъствието на трети страни (наречени противници). По-общо казано, става дума за построяване и изследване на протоколи, които да преодолеят влиянието на противниците и, които са свързани с различни аспекти на информационната сигурност, като поверителност на данните, цялост на данните, автентификация и недопускане на отхвърляне.

Модерната криптография пресича дисциплините математика, информатика и електротехника. Приложенията на криптографията включват АТМ карти, компютърни пароли и електронната търговия.

Криптография и криптоанализ

Криптографията преди модерната епоха е ефективен синоним на криптиране, конвертиране на информация. Създателят на криптираните съобщения споделя техниката на декодиране, която е необходима да се възстанови оригиналната информация само с получателите, като по този начин не допуска нежелани лица да направят същото.

След Първата световна война и появата на компютъра, използваните за извършване на криптографията методи, са станали все по-сложни и прилагането им по- широко разпространено.

Модерната криптография е силно въз основа на математическата теория и компютърните науки; криптографските алгоритми са предназначени за изчислителни предположения, правещи такива алгоритми трудни да се пробият на практика от всеки противник.

В разговорна употреба, терминът „код“ се използва често в смисъл, всеки метод за криптиране или укриване на смисъла. Въпреки това, в криптографията, кодът има по- специфично значение. Това означава, че замяната на единица прав текст (т.е. , смислена дума или фраза) с кодова дума (замества атаката).

Кодове вече не се използват в сериозната криптография, освен за такива неща, като единичните наименования – тъй като правилно подбраните шифри, са по-практични и по-сигурни, а най-добрите кодовете са по-добре адаптирани към компютрите.

Криптоанализът е термин, използван за изследване на методи за получаване на смисъла на криптираната информация, без достъп до ключ, който обикновено се изисква да се направи така, т.е. е наука за това как да се справи алгоритъма за криптиране или техните реализации.

Някои използват термините криптография и криптология взаимозаменяемо на английски език, докато други (включително и американската военна практика обикновено) използват криптографията да се отнасят по-специално до използването и практиката на криптографски техники и криптография, да се позоват на комбинирано проучване на криптографията и криптоанализа.

Целта на криптоанализа е да се намери някаква слабост или несигурност в една криптографска схема, като по този начин, позволява неговата подривна дейност или измами.

Развитието на електрониката и компютърната техника дава силен тласък в развитието на криптографията и криптоанализа. Резултатите от криптоанализа на конкретен шифър се наричат криптографическа атака върху този шифър. Успешната криптографическа атака, напълно дискредитираща атакуемия шифър, се нарича взлом или откриване.

Често срещано погрешно схващане е, че всеки метод на криптиране може да бъде счупен. Във връзка с неговата работа, Клод Шанън доказа, че шифърът е нечуплив, при условие, че ключовият материал е наистина на случаен принцип, който никога не се използва повторно, пази се в тайна от всички възможни нападатели и на равно или по-голям от дължината на съобщението.

Повечето шифри, могат да бъдат разбити с достатъчно изчислителни усилия чрез груба силова атака, но размерът на усилията, които са необходими, могат да бъдат експоненциално зависими от големината на ключа, в сравнение с времето, необходимо да се направи усилие за използване на шифъра.

В такива случаи, ефективна сигурност може да се постигне, ако се докаже, че усилието, което е необходимо,  е отвъд способността на всеки противник. Това означава, че трябва да се покаже, че не ефективен метод може да се намери за прекъсване на шифъра.

Криптоанализът на симетричния ключ шифри, обикновено включва търсените атаки срещу блоковите шифри или поточните шифри, които са по-ефективни, отколкото всяка атака, която може да бъде против перфектен шифър.

Например , една проста атака с груба сила срещу DES изисква един известен прав текст и 255 дескрипции, опитвайки приблизително половината от възможните клавиши, за да се стигне до момент, в който шансовете са по-добри, отколкото дори, че ключът на заявлението ще е открит.

Но това не може да бъде достатъчно за осигуряване; линейната криптоанализ атака срещу DES изисква 243 известни плейн текста и приблизително 243 DES операции. Това е значително подобрение на грубата силова атака.

История на криптографията и криптоанализа

Преди модерната епоха, криптографията е загрижена единствено за поверителността на съобщенията (т.е., криптирането)- превръщане на съобщения от една разбираема форма в неразбираема и обратно в другия край, което я прави нечетлива от прехващачи или подслушване без знание. Криптирането е било използвано за (евентуално) гарантиране секретност в комуникациите, като например тези на шпиони, военни лидери и дипломати. През последните десетилетия, областта се разшири отвъд опасенията за поверителност, като се включиха техники за проверка на целостта на съобщенията, за удостоверяване на идентичността на изпращача/ приемника, цифрови подписи, интерактивни доказателства и сигурно изчисление.

Класическа криптография

Най-ранните форми на тайно писане изискват малко повече от писане на сечива, тъй като повечето хора не могат да четат. Повече грамотност или грамотни опоненти, изисква действителната криптографията. Основните видове класически шифър са шифри за транспониране, които пренареждат реда на буквите в съобщение (в тривиално проста схема за пренареждане), както и за замяна на шифри, които систематично да заменят букви или групи от букви с други букви или групи от букви (чрез замяна на всяка буква с една след нея на латиница). Простите версии никога не са предлагали много конфиденциалност от предприемчивите опоненти.

Гърците по класически пъти са доказали, че са известни с шифрите. Стеганографията е първата, разработена в древни времена система. Един от първите примери, от Херодот, скрито послание – е татуировка на обръсна главата под косата. Друг гръцки метод е разработен от Полибий. По-съвременните примери на стеганографията включват използването на мастило, микроточки и цифрови водни знаци, за да се скрие информация.

Кодираните текстове произведени от класически шифър (и някои съвременни шифри) винаги показват статистическата информация за правилния текст, който често може да бъде използван, за да ги разбие. След откриването на честотен анализ може би от арабския математик и енциклопедист Ал- Кинди ( известен също като Алкиндус) през 9 век, почти всички такива шифри са повече или по-малко лесно разбивани от всеки информиран нападател. Такива класически шифри все още се ползват с популярност и днес, макар и най-вече като пъзели.

Въпреки че анализът на честотата е мощна и основна техника срещу много шифри, криптирането все още често е било ефективно в практиката, тъй като много кандидат- крипотоанализатори, не е знаели за техниката. Разбиването на съобщение, без да се използва честотният анализ, по същество изисква познаване на използвания шифър.

Различните физически устройства и средства са били използвани за да подпомагат с цифрите. Едно от най-ранните може да е бил скитъл (щафета) на древна Гърция, използвана от спартанците като помощно средство за транспониране на шифър.

В средновековните времена, други помощи са изобретени, като шифърната решетка, която също е била използвана в продължение на един вид стеганография. С изобретяването на полиазбуковите шифри идват по-сложните помощни средства, като например собствен диск с шифър на Алберти и мулти цилиндъра на Томас Джеферсън.

Много механични криптиращи / декриптиращи устройства са били изобретени в началото на 20 век, както и няколко патентовани, сред тях роторни машини – известната включително машината Енигма използвана от германското правителство и армия от края на 1920 година и по време на Втората световна война.

Компютърната ера

Криптоанализът на новите механични устройства се оказва както труден, така и трудоемък. В Обединеното кралство, криптоанализаторските усилия в Блечли парк по време на Втората световна война ускоряват развитието на по-ефективни средства за извършване на повтарящи се задачи.

Кулминацията в развитието, е първият в света изцяло електронен, дигитален, програмируем компютър, който подпомага в разшифроването на шифри, генерирани от Lorenz SZ40/42 машина на германската армия.

Точно както развитието на цифровите компютри и електроника помага в криптоанализ, така тя разгадава много по- сложни шифри. Освен това, компютрите, разрешени за криптиране на всякакъв вид данни, са изводими във всеки двоичен формат, за разлика от класическите шифри, които само криптират писмени езикови текстове, като това е ново и значимо.

По този начин използването на компютри е изместило езиковата криптография. Много компютърни шифри могат да се характеризират с тяхното функциониране на двоични последователности от битове (понякога в групи или блокове), за разлика от класическите и механични схеми, които обикновено манипулират традиционните символи (т.е., букви и цифри) директно.

По същество, преди началото на 20 век, криптографията е главно по отношение на езиковите и лексикографски модели. От тогава акцентът е изместен и криптографията сега прави широка употреба на математиката, включително аспекти на теорията на информацията, изчислителната сложност, статистика, комбинаторика, абстрактна алгебра, теорията на числата, както и крайната математика като цяло.

Криптографията е, също така, клон на инженеринга, но необичаен, тъй като се занимава с активна, интелигентна и отмъстителна опозиция; други видове инженерство трябва да се занимават само с неутрални естествени сили. Налице е също така активна изследователска дейност, която разглежда връзката между криптографските проблеми и квантовата физика.

Един коментар към “Криптография и криптоанализ”

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *