Transcript Ист_к_тема4

История криптографии
Криптография в Новом Свете
Испанские колонии в Америке
«Индейская криптография»
(«criptografía indiana») означает
зашифрованные документы в
испанских колониях Америки.
Первый известный документ на
территории Америки, в котором
использовался шифр («caracteres
ignotos»), было письмо
Христофора Колумба его сыну,
Диего Колумбу в 1500 году, и
содержавшая предложение о
смещении губернатора СантоДоминго, Франсиско де
Бобадилья.
Была перехвачена
губернатором.
Свой шифр имел завоеватель
Мексики Эрнан Кортес комбинированный шифр с
подстановкой омофонов и
кодирования и номенклаторы.
Также свой шифр имели вицекороли Перу Педро де ла Гаска,
Франсиско де Толедо
Графа де Чинчон, губернатор Перу
с 1629 по 1639 годы, использовал в
качестве кодов указатель индейских
географических названий «nomenclator indiano».
Также использовалась система:
пары букв замещались двумя
цифрами (например, AL — 86, BA —
31, BE — 32, BI — 33 — биграммная
замена), использовались
триграммная замена.
Шифровка Эрнана Кортеса
Тетрадь Бласа Валеро
(Куско,1616)
Секретный документ (записная книжка) иезуитов об истории инков XVI века и о колониальном Перу XVII века.
Используется слоговый шифр иезуитов. В документе содержится дешифровка инкских кипу, юпаны, знаков токапу и секес, во многом и
послуживших основой для создания шифра.
Ключевое значение в кипу и шифре имел цвет
Приложены текстильные материалы, потайные карманы и медальоны, содержавшие ряд
документов: обрывок письма Христофора Колумба, письмо конкистадора Франсиско де Чавеса (5 августа 1533), контракт иезуитов с
«хронистом» Гуаманом Пома де Айяла (16
февраля 1614), различные рисунки.
Записная книжка входит в состав так называемых «Документов Миччинелли», найденных в
итальянском семейном архиве в 80-х годах XX
века
Помимо текстового шифра, в тетради
использовались иносказания другого рода.
Автор приклеивает фигуры из материи,
связанные с текстом
На бочке, находящейся на борту корабля
и на сосуде в руках монаха, изображенного,
был использован ядовитый реальгар ,
чтобы заявить об отравлении правителя
инков Королю.
 Альтер Эго матери автора, горлица,
изготовлена из медного листа, на который
приклеены измельчённые крупицы морских
ракушек, чтобы показывать туземный мир, к
которому покойница принадлежала.
Мелкие частички золота применены в
случае с Пайтити, чтобы показать
сокровище, заключённое там, указываяна
место и направление относительно г. Куско.

Криптография в британских
колониях и США
В британских колониях, чаще всего,
централизованных организаций не было.
Бенедикт Арнольд, генерал армии США,
известен в том числе из-за
использования книжного шифра (не
путать с книжным шифром Энея!). Шифр
состоял в указании позиции слова в
книге (страницы, строки и номера в
строке).
Отцом криптографии США называют
учителя и государственного деятеля
Джеймса Ловелля (1737 – 1814гг.).
Во время войны за независимость
США он дешифровал множество
британских сообщений, одно из
которых заложило основу для
окончательной победы в войне.
Ловелль стал членом комитета по
секретной корреспонденции, наряду с
Бенджамином Франклином,
Бенджамином Харрисоном и Томасом
Джонсоном.
В 1790-х годах будущий президент
США Томас Джефферсон построил
одну из первых механических
роторных машин, упрощавшей
использование полиалфавитных
шифров.
Томас Джефферсон
Цилиндр разрезается на 36 дисков. На боковых поверхностях каждого из
дисков выписывались все буквы английского алфавита в произвольном
порядке. Порядок следования букв на различных дисках - различный.
Диски насаживались на одну ось.
При шифровании открытый текст разбивался на группы по 36 знаков, затем буквы открытого текста выстраивались по линии. Шифрованный
текст образовывался путем считывания любой другой линии
параллельной исходной.
Расшифрование осуществлялось на аналогичном шифраторе: полученный шифртекст выписывался путем поворота дисков по выделенной линии, а открытый текст отыскивался среди параллельных ей линий.
Шифратор Джефферсона реализует ранее известный шифр многоалфавитной замены. Частями его ключа являются порядок расположения
букв на каждом диске и порядок расположения этих дисков на общей оси.
Общее количество ключей составляет 36!(26!)36
Шифратор Джефферсона
Шифратор Уитстона
Внешний диск – диск алфавита открытого текста – состоял из 27 знаков (26 букв
английского алфавита и пробел). Внутренний алфавит определяет ал-фавит
открытого текста и состоит из обычных 26 букв, расположенных в произвольном
ключевом порядке.
Имеют место две стрелки, как в
часах. В начале шифрования
большая стрелка указывает на знак
«+». Малая стрелка, связанная с
большой резьбовой шестеренкой,
ставилась в то же положение.
Набор букв открытого текста
производился поворотом большой
стрелки по направлению движения
часовой. После такого поворота
малая стрелка указывает знак
шифрованного
текста.
Таким
образом, при полном повороте
большого
диска
малый
диск
смещался
на
единицу
по
отношению к исходному состоянию
двух дисков.
Гражданская война в США (1861-65)
Использовались простые шифры и
шифровальные устройства.
Диск Альберти, шифр Виженера с
простыми
ключами,
например
«Manchester Bluff», «Complete Victory», и «Come Retribution».
В 1863 году был разработан тест
Казиски для определения длины
ключа
шифра
Виженера,
что
сделало этот шифр нестойким к
частотному криптоанализу.
После вскрытия шифра Виженера
использовался шифр Плейфера,
разработанный
в
1854
году
Ч.Уитстоном и использовавшийся в
британской армии благодаря Лиону
Плейферу.
Тест Казиски
Предназначен для определения длины ключа в шифре Виженера.
Разработан независимо Фридрихом Казиски (Восточная Пруссия) и
Чарльзом Бэббиджем (Англия).
Заключается в поиске в шифртексте повторяющихся триграмм сочетаний из 3-х букв (предполагается, что такие совпадения вызваны
наложением одних и тех же участков ключа на повторяющиеся
триграммы открытого текста).
Между
одинаковыми
триграммами
шифртекста
вычисляются
расстояния r1, r2, r3, … rn. Предполагается, что длина ключа Вижененра
равна r=НОК (r1, r2, r3, … rn).
Замечание: возможны случайные совпадения триграмм, поэтому не
все расстояния ri подойдут!!!
После выяснения длины ключа r, шифртекст разбирается на группы
следующим образом: в 1-ю группу попадают символы с номерами 1,
1+r, 1+2r, 1+3r … . Во 2-ю — с номерами 2, 2+r, 2+2r, 2+3r … и т. д.
В каждой группе независимо проводится частотный анализ для
определения значения сдвига Цезаря.
Чарльз Бэббидж (1791-1871 гг.)
- Малая и большая разностные машины (для
вычисления логарифмических таблиц);
- Аналитическая машина;
- Спидометр, тахометр, офтальмоскоп, сейсмограф;
- Поперечно-строгальный, токарно-револьверный станки;
- Страховые таблицы.
Выдающийся английский математик, один из создателей теста Казиски.
Обучался с 1810 г. в Тринити-колледже (Кембридж), затем (1812-14 гг.) в
колледже св. Петра. Изучал труды Ньютона, Лейбница, Лагранжа, Лакруа,
Эйлера.
Вместе с Джоном Гершелем и Джорджем Пикоком основал «Аналитическое общество», которое инициировало реформу математического образования в Кембридже, а затем и в других университетах Британии.
В 1816 году стал членом Королевского Общества Лондона, в 1820 году членом Королевского Общества Эдинбурга и Королевского Астрономического Общества. В 1827-29 гг. - профессор математических наук в
Кембридже.
Фридрих Вильгельм Казиски (1805-81 гг.)
В возрасте 17 лет Фредерик (Фридрих) Казиски поступил в 33-й батальон
инфантерии в Восточной Пруссии (совр. Польша), где служил до 1860 г. и
дослужился до звания майора (1852 г.).
В 1860-68гг. командовал батальоном национальной гвардии.
В 1863 г. выпустил 95-страничную книгу «Die Geheimschriften und die
Dechiffrierkunst» (Тайнопись и искусство дешифровки), где впервые был
описан метод атаки на многоалфавитные шифры, в частности, на шифр
Виженера. Предполагается, что Чарльз Бэббидж к тому времени уже
разработал подобный метод, но держал его в секрете. Этот метод,
основанный на поиске совпадений в шифртексте, получил название
«метод Казиски».
Значение его работ в области криптоанализа в то время не было
оценено, и в дальнейшем Казиски посвятил себя археологии.
Шифр Плейфера
Является шифром биграммной замены
(задается правило замены пар букв
открытого
текста
на пары
букв
шифртекста).
Разработан Ч.Уитстоном.
Ключом
является
прямоугольная
таблица,
заполненная
символами
алфавита без повторений. Часто для ее
заполнения используется лозунг.
Открытый текст разбивается на пары
символов.
Затем
осуществляется
замена. Принцип поясним на примере.
Пусть нужно зашифровать сообщение
«восстание»
с
ключом-лозунгом
«революция».
1. делим на биграммы: ВО СС ТА НИ Е
2.
разбиваем
биграмму
«СС»,
дописываем последнюю биграмму:
ВО СЪ ЪС ТА НИ ЕЪ
р
е
в
о
л
ю
ц
и
я
а
б
г
д
ж
з
к
м
н
п
с
т
у
ф
х
ч
ш
щ
ьъ ы
э
3. Заменяем:
ВО→ОЛ;
СЪ→УШ;
ЪС→ШУ;
ТА→УЯ;
НИ→ЖГ;
ЕЪ→ОШ.
4. Шифртекст:
ОЛУШШУУЯЖГОШ.
Этот шифр подвержен частотному анализу биграмм.
Частотный анализ биграмм
Двойной квадрат
р
е
в
о
л
ю
п
р
о
л
е
т
ц
и
я
а
б
г
а
и
б
в
г
д
д
ж
з
к
м
н
ж
з
к
м
н
с
п
с
т
у
ф
х
у
ф
х
ц
ч
ш
ч
ш
щ
ьъ ы
э
щ
ьъ ы
э
ю
я
Является развитием шифра Плейфера. Создан Уитстоном в 1854г.
Использовался в Германии во время Второй мировой войны и
использовался как шифр «второго сорта» - для шифрования
оперативной информации, секретной только до момента выполнения
приказа.
Ключ состоял из 2-х различных квадратов типа Плейфера. Первая
буква биграммы находилась в 1-м, а 2-я — во 2-м квадрате.
Пример:
Зашифруем сообщение «ЧАРЛЬЗ УИТСТОН» ключом, приведенном
выше.
ЧА→ЩЦ, РЛ→ОП, ЬЗ→ЬК, УИ→ФА, ТС→ШЗ, ТО→ХВ, НЪ→ЗЭ.
Шифртекст: «ЩЦОПЬК ФАШЗХВЗЭ».
Чарльз Уитстон (1802-1875 гг.)
Английский физик, математик, изобретатель.
Родился в семье торговца музыкальными
инструментами, учителя флейты.
Вместе с Уильямом Куком изобрел стрелочный
телеграф, на который получил патент в 1837г.
Создал первую действующую телеграфную
линию в Англии, за что был посвящен в рыцари.
Изобрел мост Витстона, который служит основой
современных гальванометров.
Является
изобретателем
стереоскопа
—
аппарата
для
просмотра
трёхмерных
изображений.
В 1829 году запатентовал музыкальный
инструмент Концертина.
Изобрел магнитоэлектическую машину для
получения постоянного тока. Предложил идею
динамо-машины, но был опережен Сименсом,
представившим аналогичный проект 10-ю днями
ранее.
Задание:
Вариант 1. Зашифровать текст «ЖИЛИ БЫЛИ
ДЕД ДА БАБА ЕЛИ КАШУ С МОЛОКОМ»
шифром Плейфера. В качестве ключа
использовать таблицу, заполненную с
использованием лозунга. Лозунг — Ваша
фамилия.
Вариант 2. Зашифровать текст «СОРОКА
ВОРОНА КАШУ ВАРИЛА» шифром двойной
квадрат. В качестве ключа использовать
таблицы, заполненные с использованием
лозунгов. Лозунг первой таблицы — Ваша
фамилия, лозунг второй — Ваше имя.
История криптографии
Криптография во II половине
XIXв. Начала научной
криптографии.
Предпосылки развития
научной криптографии
- Появление телеграфа в середине 19 в.
- Развитие математики, в частности алгебры, теории
вероятностей, комбинаторики.
- Накопление значительного опыта криптоанализа.
- Войны в Европе, Америке, колониальные войны:
а) Наполеоновские войны 1800-1815 г.
б) Англо-американская война 1812 г.
в) Войны за объединение Германии 1864-1871 г.:
Датско-Прусская 1864 г., Австро-Прусская 1866г.,
Франко-Пруская 1870-1871гг.
г) Англо-бурские войны: Первая (1800-1880) и Вторая
(1899-1902).
д) Опиумные войны в Китае 1840-42 и 1856-60 гг.
Огюст Керкхоффс (1835-1903 г.)
Труд «Военная криптография», 1883 г.
1. шифр должен быть физически, если не
математически, невскрываемым;
2. система не должна требовать
секрет-ности;
3. ключ должен быть простым, храниться
в памяти без записи на бумаге, а так-же
легко изменяемым по желанию корреспондентов;
3. зашифрованный текст должен легко
передаваться по телеграфу;
4. аппарат для шифрования должен быть
легко переносимым, работа с ним не должна требовать помощи нескольких лиц;
5. аппарат для шифрования должен быть
прост в использовании, не требовать
значительных умственных усилий или
соблюдения большого кол-ва правил.
Правило Керкхоффса:
стойкость шифра должна быть
основана на секретности ключа, а
не на секретности алгоритма