Криптология и основные этапы её развития

Предмет науки криптологии (от греч. криптос – тайный и логос – знание) составляют шифрование и расшифрование сообщений, выполняемые криптографами, а также разработка и вскрытие шифров криптоаналитиками. Криптография и криптоанализ составляют две подотрасли этой дисциплины. Криптография связана с шифрованием и расшифрованием конфиденциальной информации в каналах коммуникации, применяется для определения происхождения информации и предохранения ее от возможных искажений. Криптоанализ занимается в основном вскрытием шифрованных сообщений без знания ключа и использованной системы шифрования. Это по сути две противоположные области, противостоящие друг другу: если криптографы пытаются обеспечить секретность информации, то криптоаналитики стремятся всеми способами ее сломать. В то же время, если криптография является скорее теоретической дисциплиной, то криптоанализ содержит значительно больше элементов практики.

В настоящий момент сложилось две наиболее часто применяемые криптографические системы – анаграммы и шифры замены. Если в шифре замены все знаки исходного сообщения заменяются на знаки ключа, а порядок их остается неизменным, то в анаграмме происходит лишь перестановка символов, без их замены. Комбинация этих двух систем вплоть до настоящего времени составляет все разнообразие практически используемых классических шифров.

Условно историю криптологии можно разделить на два периода – период «ручной криптологии», когда основные операции по шифрованию и дешифрованию предпринимались человеком вручную или с использованием простейших средств механизации, и современный этап(XXв.), для которого характерно широкое применение ЭВМ как при разработке новых шифрсистем и проверке их на устойчивость, так и в криптоаналитических целях.

И если о периодизации современного этапа говорить достаточно сложно, то в отношении «ручной» криптологии ситуация вполне определенна. В целом можно выделить 4 основных периода развития данной науки:

• Древнейший (с момента появления письменности до IV в. н.э.);

• Средневековый (IV–XIII вв);

• Позднего средневековья и раннего нового времени (XIV–XVIII вв.);

• Нового времени (XVIII – начала ХХ века.);

Одной из первых работ по истории криптологии является монография Дэвида Кана «Взломщики кодов». Вышедшая еще в конце 60-х годов в США, она стала первым фундаментальным трудом в данной области и надолго определила общее направление исследований, посвященных криптологии.

Книга Кана в хронологическом порядке рассматривает становление и развитие криптоанализа как части криптологической науки и рассматривает как теоретические моменты криптоанализа, так и практическое применение его на практике.

Отечественная историография данного вопроса крайне скудна. Это связано с тем ореолом секретности, который существовал вокруг криптологии в советское время, да пожалуй продолжает существовать и сейчас.

Более всего хочется отметить монографию В.А. Жельникова «Криптография от папируса до компьютера», вышедшую в 1996 году.

Несомненный интерес представляет работа «История шифровального дела в России» Т.А. Соболевой, посвященная становлению и развитию криптологической науки в России. Рассматривая данную проблему автор, тем не менее, не склонна сопоставлять уровень криптологических знаний в России с европейским, что может создать у читателя некоторые иллюзии по поводу развития этой области знаний в нашей стране.

Наконец стоит упомянуть небольшую монографию А.В. Бабаша «История криптографии», вышедшую в 2001 году.

Историография данного вопроса в периодических изданиях соответствующей тематики также весьма незначительна. В основном статьи посвящены отдельным примечательным фактам или событиям, весьма занимательным, но имеющим мало отношения к истории развития криптографии и скорее иллюстрирующих ее уровень на какой-либо момент времени, чем общие тенденции.

Первые способы защиты записанной информации появились скорее всего с момента возникновения самой письменности. Наиболее простым и до сих пор употребляемым способом сокрытия информации были конверты или печати на свитках, не вскрыв которые, невозможно было узнать содержания сообщения. Попытки сокрыть информацию еще в древности привели к возникновению первых систем тайнописи – скрытых при помощи определенных видов воздействий сообщений, не являющихся однако зашифрованными. Типичным примером тайнописи служат симпатические чернила, невидимые для невооруженного глаза. К тайнописи следует отнести и т.н. микроточки – сверхминиатюрные фотографии, появившиеся в период Второй мировой войны, содержащие сотни страниц текстовой и другой информации, неразличимой без применения сложной техники. На сегодняшний день миниатюризация сообщения практически ничем не ограничена.

Однако симпатические сообщения или тайнопись имеет один существенный недостаток, в корне отличающий ее от других систем сокрытия информации – скрытность такого сообщения обусловлена лишь текущим состоянием развития техники и любой способ подобного сокрытия информации не может на достаточно высоком уровне защитить ее.

К шифрам не относится и другая категория – коды – системы условных обозначений, применяемых при передаче информации. Коды часто применяют не только для того, чтобы обеспечить секретность передаваемой информации, но и чтобы сократить длину сообщения или сделать его более понятным. Чаще всего код представляет собой набор символов, заменяющих конкретные названия. Первый коммерческий код для сокращения длины телеграфных сообщений был создан в 1845 г. Френсисом Смитом, компаньоном Морзе. В настоящее время наиболее широко распространенным кодом в сфере связи является «Международный свод сигналов» 1969 года.

Хотя в современной криптологии код не считают шифром, однако он является таковым – это шифр простой замены. Короткое сообщение, зашифрованное с помощью кода вскрыть практически невозможно, не имея ключа. Но специфика большинства кодов такова, что не позволяет назвать их полноценными шифрами, т.к. ключ обычно известен очень большому числу лиц и не является секретным. Большинство военных, дипломатических и коммерческих сообщений, представляющих большую ценность, передают и хранят не в исходном виде, а после шифрования. В отличие о тайнописи, скрывающей сам факт наличия сообщения, шифровки передаются открыто, скрывается лишь смысл сообщения. Сообщение шифруется с помощью ключа. Полученная в результате шифровка передается по открытым каналам связи, в то время как ключ – по закрытому, что гарантирует секретность. Имея шифровку и ключ, получатель расшифровывает сообщение и восстанавливает исходный смысл сообщения. Эта классическая схема может изменяться, например в компьютерной криптографии, когда отправитель и получатель – одно и то же лицо, а шифрование производится для ограничения постороннего доступа, но сам принцип остается неизменным.

Язык сообщения играет одну из основных ролей в криптографии. По сути язык является набором условных символов, передающих то или иное сообщение, содержащее определенный смысл. То есть язык в криптографии аналогичен ключу, без знания которого невозможно понять смысл сообщения.

Криптографические преобразования выполняют двоякую цель – с одной стороны, они обеспечивают сокрытие информации от лиц, не имеющих ключа, с другой стороны, поддерживают с определенной надежностью обнаружение несанкционированных искажений, если подобные были допущены. Криптографические методы защиты информации могут считаться надежными лишь при соблюдении строгой секретности и целостности ключа и использовании эффективного криптографического алгоритма, обеспечивающего высокую степень устойчивости сообщения к дешифрованию. При соблюдении этих условий, криптография предоставляет огромные возможности к засекречиванию информации и такую степень защиты, обеспечить которые некриптографическими методами несоизмеримо сложнее и дороже. В то же время, самым уязвимым элементом криптографических систем является ключ, который все равно приходится оберегать и передавать некриптографическими методами.