Համապատասխանությունը կոդավորելու անհրաժեշտություն առաջացավ հին աշխարհում, և ի հայտ եկան փոխարինող պարզ ծածկագրեր։ Կոդավորված հաղորդագրությունները որոշեցին բազմաթիվ մարտերի ճակատագիր և ազդեցին պատմության ընթացքի վրա: Ժամանակի ընթացքում մարդիկ հայտնագործեցին գաղտնագրման ավելի ու ավելի առաջադեմ մեթոդներ:
Կոդն ու ծածկագիրը, ի դեպ, տարբեր հասկացություններ են։ Առաջինը նշանակում է հաղորդագրության մեջ յուրաքանչյուր բառ փոխարինել կոդային բառով: Երկրորդը տեղեկատվության յուրաքանչյուր խորհրդանիշի գաղտնագրումն է՝ օգտագործելով հատուկ ալգորիթմ:
Այն բանից հետո, երբ մաթեմատիկան սկսեց կոդավորել տեղեկատվությունը և մշակվեց ծածկագրության տեսությունը, գիտնականները հայտնաբերեցին այս կիրառական գիտության շատ օգտակար հատկություններ: Օրինակ, վերծանման ալգորիթմները օգնել են բացահայտել մեռած լեզուները, ինչպիսիք են հին եգիպտերենը կամ լատիներենը:
Ստեգանոգրաֆիա
Ստեգանոգրաֆիան ավելի հին է, քան կոդավորումը և կոդավորումը: Այս արվեստը գոյություն ունի շատ երկար ժամանակ: Բառացի նշանակում է «թաքնված գրություն» կամ «գաղտնագրված գրություն»։ Թեև ստեգանոգրաֆիան այնքան էլ չի համապատասխանում ծածկագրի կամ ծածկագրի սահմանումներին, այն նպատակ ունի թաքցնել տեղեկատվությունը օտարներից:աչք.
Ստեգանոգրաֆիան ամենապարզ գաղտնագրումն է: Մոմով ծածկված կուլ տված նոտաները բնորոշ օրինակներ են կամ հաղորդագրություն սափրված գլխի վրա, որը թաքնվում է աճած մազերի տակ: Ստեգանոգրաֆիայի ամենավառ օրինակը շատ անգլերեն (և ոչ միայն) դետեկտիվ գրքերում նկարագրված մեթոդն է, երբ հաղորդագրությունները փոխանցվում են թերթի միջոցով, որտեղ տառերը աննկատ են նշված:
Ստեգանոգրաֆիայի հիմնական թերությունն այն է, որ ուշադիր անծանոթը կարող է դա նկատել: Հետևաբար, գաղտնի հաղորդագրությունը հեշտությամբ կարդալուց խուսափելու համար, գաղտնագրման և կոդավորման մեթոդներն օգտագործվում են ստեգանոգրաֆիայի հետ համատեղ:
ROT1 և Կեսարի ծածկագիրը
Այս ծածկագրի անվանումն է ROTate 1 տառ առաջ, և այն հայտնի է շատ դպրոցականների: Դա հասարակ փոխարինող ծածկագիր է։ Դրա էությունը կայանում է նրանում, որ յուրաքանչյուր տառ կոդավորված է այբբենական կարգով 1 տառով առաջ անցնելով: A -> B, B -> C, …, Z -> A. Օրինակ, մենք գաղտնագրում ենք «մեր Նաստյան բարձր լաց է լինում» արտահայտությունը և ստանում ենք «general Obtua dspnlp rmbsheu»:
ROT1 ծածկագիրը կարող է ընդհանրացվել կամայական թվով շեղումների, այնուհետև այն կոչվում է ROTN, որտեղ N այն թիվն է, որով պետք է տեղափոխվի տառերի կոդավորումը: Այս ձևով ծածկագիրը հայտնի է եղել հնագույն ժամանակներից և կոչվում է «Կեսարի ծածկագիր»:
Կեսարի ծածկագիրը շատ պարզ և արագ է, բայց այն պարզ մեկ փոխակերպման ծածկագիր է և, հետևաբար, հեշտ է կոտրել: Ունենալով նման թերություն՝ այն հարմար է միայն մանկական կատակությունների համար։
Տրանսպոզիցիոն կամ փոխակերպման ծածկագրեր
Այս տեսակի պարզ փոխակերպման ծածկագրերն ավելի լուրջ են և ակտիվորեն օգտագործվում էին ոչ այնքան վաղուց: Ամերիկյան քաղաքացիական պատերազմի և Առաջին համաշխարհային պատերազմի ժամանակ այն օգտագործվում էր հաղորդագրություններ ուղարկելու համար: Նրա ալգորիթմը բաղկացած է տառերը տեղ-տեղ վերադասավորելուց՝ գրել հաղորդագրությունը հակառակ հերթականությամբ կամ վերադասավորել տառերը զույգերով: Օրինակ՝ գաղտնագրենք «Մորզե կոդը նույնպես գաղտնագիր է» արտահայտությունը -> «akubza ezrom - ոզնի rfish»:
Լավ ալգորիթմի շնորհիվ, որը որոշում էր կամայական փոխակերպումներ դրանց յուրաքանչյուր նիշի կամ խմբի համար, ծածկագիրը դարձավ դիմացկուն պարզ ճաքերի նկատմամբ: Բայց! Միայն իր ժամանակին։ Քանի որ գաղտնագիրը հեշտությամբ կոտրվում է պարզ կոպիտ ուժի կամ բառարանային համապատասխանության միջոցով, այսօր ցանկացած սմարթֆոն կարող է կարգավորել դրա ապակոդավորումը: Հետևաբար, համակարգիչների հայտնվելով այս ծածկագիրը նույնպես տեղափոխվեց մանկական կատեգորիա։
Մորզեի կոդ
ABC-ն տեղեկատվության փոխանակման միջոց է, և դրա հիմնական խնդիրն է հաղորդագրությունների փոխանցումն ավելի հեշտ և հասկանալի դարձնելը: Չնայած դա հակասում է այն, ինչի համար նախատեսված է գաղտնագրումը: Այնուամենայնիվ, այն աշխատում է ամենապարզ ծածկագրերի պես: Մորզեի համակարգում յուրաքանչյուր տառ, թիվ և կետադրական նշան ունի իր ծածկագիրը՝ կազմված մի խումբ գծիկների և կետերից։ Հեռագրով հաղորդագրություն ուղարկելիս գծիկները և կետերը ներկայացնում են երկար և կարճ ազդանշաններ:
Հեռագիր և Մորզեի կոդը… Մորզն էր, ով առաջին անգամ արտոնագրեց «իր» գյուտը 1840 թվականին, թեև նմանատիպ սարքեր նրանից առաջ հայտնագործել էին Ռուսաստանում և Անգլիայում։ Բայց հիմա ո՞ւմ է հետաքրքրում… Հեռագրությունն ու այբուբենըՄորզեի կոդը շատ մեծ ազդեցություն ունեցավ աշխարհի վրա՝ թույլ տալով հաղորդագրությունների գրեթե ակնթարթային փոխանցում մայրցամաքային հեռավորությունների վրա։
Մենայբբենական փոխարինում
Վերևում նկարագրված ROTN և Morse ծածկագրերը միաայբբենական փոխարինող տառատեսակների օրինակներ են: «Մոնո» նախածանցը նշանակում է, որ գաղտնագրման ժամանակ սկզբնական հաղորդագրության յուրաքանչյուր տառ փոխարինվում է մեկ այլ տառով կամ կոդով միակ գաղտնագրման այբուբենից։
Պարզ փոխարինող գաղտնագրերի վերծանումը դժվար չէ, և սա նրանց հիմնական թերությունն է: Դրանք լուծվում են պարզ թվարկումով կամ հաճախականության վերլուծությամբ։ Օրինակ, հայտնի է, որ ռուսաց լեզվի ամենաշատ օգտագործվող տառերն են «o», «a», «i»: Այսպիսով, կարելի է ենթադրել, որ գաղտնագրման մեջ ամենից հաճախ հանդիպող տառերը նշանակում են կամ «ո», կամ «ա», կամ «և»։ Ելնելով այս նկատառումներից՝ հաղորդագրությունը կարող է վերծանվել նույնիսկ առանց համակարգչային որոնման:
Հայտնի է, որ Մերի I-ը՝ Շոտլանդիայի թագուհին 1561-1567 թվականներին, օգտագործել է շատ բարդ միայբբենական փոխարինման ծածկագիր՝ մի քանի համակցություններով։ Այնուամենայնիվ, նրա թշնամիները կարողացան վերծանել հաղորդագրությունները, և տեղեկատվությունը բավարար էր թագուհուն մահվան դատապարտելու համար:
Գրոնսֆելդի ծածկագիր կամ բազմայբբենական փոխարինում
Պարզ գաղտնագրերը գաղտնագրության միջոցով հայտարարվում են անօգուտ: Հետեւաբար, դրանցից շատերը բարելավվել են։ Գրոնսֆելդի ծածկագիրը Կեսարի ծածկագրի փոփոխությունն է: Այս մեթոդը շատ ավելի դիմացկուն է հաքերային հարձակումներին և կայանում է նրանում, որ կոդավորված տեղեկատվության յուրաքանչյուր նիշը կոդավորված է տարբեր այբուբեններից մեկի միջոցով, որոնք կրկնվում են ցիկլային կարգով: Կարելի է ասել, որ սա բազմաչափ հավելված էամենապարզ փոխարինման ծածկագիրը: Փաստորեն, Գրոնսֆելդի ծածկագիրը շատ նման է ստորև քննարկված Վիգեների ծածկագրին:
ADFGX կոդավորման ալգորիթմ
Սա Առաջին համաշխարհային պատերազմի ամենահայտնի ծածկագիրն է, որն օգտագործում էին գերմանացիները: Գաղտնագրումը ստացել է իր անվանումը, քանի որ գաղտնագրման ալգորիթմը բոլոր գաղտնագրերը հանգեցրել է այս տառերի փոփոխությանը: Ինքնին տառերի ընտրությունը պայմանավորված էր նրանց հարմարությամբ հեռագրային գծերով փոխանցելիս: Գաղտնագրման յուրաքանչյուր տառ ներկայացված է երկուով: Եկեք նայենք ADFGX քառակուսու ավելի հետաքրքիր տարբերակին, որը ներառում է թվեր և կոչվում է ADFGVX:
| A | D | F | G | V | X | |
| A | J | Q | A | 5 | H | D |
| D | 2 | E | R | V | 9 | Z |
| F | 8 | Y | I | N | K | V |
| G | U | P | B | F | 6 | O |
| V | 4 | G | X | S | 3 | T |
| X | W | L | Q | 7 | C | 0 |
ADFGX քառակուսի ալգորիթմը հետևյալն է.
- Ընտրեք պատահական n տառ սյունակների և տողերի համար:
- N x N մատրիցայի կառուցում:
- Մուտքագրեք այբուբենը, թվերը, նիշերը, որոնք պատահականորեն ցրված են բջիջների վրա մատրիցայում:
Եկեք նույնանման քառակուսի կազմենք ռուսաց լեզվի համար։ Օրինակ, եկեք ստեղծենք ABCD քառակուսի:
| A | B | B | G | D | |
| A | E/E | N | բ/բ | A | I/Y |
| B | W | V/F | G/R | Զ | D |
| B | Sh/Sh | B | L | X | I |
| G | R | M | O | Yu | P |
| D | F | T | T | S | U |
Այս մատրիցը տարօրինակ է թվում, քանի որ բջիջների շարքը պարունակում է երկու տառ: Սա ընդունելի է, ուղերձի իմաստը կորած չէ։ Այն հեշտությամբ կարելի է վերականգնել։ Գաղտնագրեք «Կոմպակտ ծածկագիր» արտահայտությունը՝ օգտագործելով այս աղյուսակը՝
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| արտահայտություն | K | O | M | P | A | K | T | N | S | Y | Ш | & | F | R |
| Ծածկագիր | bw | gv | գբ | որտեղ | ag | bw | db | ab | dg | դժոխք | wa | դժոխք | bb | հա |
Այսպիսով, վերջնական կոդավորված հաղորդագրությունն այսպիսի տեսք ունի՝ «bvgvgbgdagbvdbabdgvdvaadbbga»: Իհարկե, գերմանացիները նմանատիպ գիծ իրականացրեցին ևս մի քանի ծածկագրերի միջոցով։ Եվ վերջում շատ կայուն ստացվեցգաղտնագրված հաղորդագրությունը կոտրելու համար:
Վիգեների ծածկագիրը
Այս ծածկագիրը մեծության կարգով ավելի դիմացկուն է ճաքերի նկատմամբ, քան միաայբբենականները, չնայած այն պարզ տեքստի փոխարինող ծածկագիր է: Այնուամենայնիվ, ամուր ալգորիթմի շնորհիվ երկար ժամանակ համարվում էր, որ անհնար էր կոտրել: Դրա մասին առաջին հիշատակումը վերաբերում է 16-րդ դարին։ Վիգեները (ֆրանսիացի դիվանագետ) սխալմամբ համարվում է դրա գյուտարարը: Ավելի լավ հասկանալու համար, թե ինչն է վտանգված, հաշվի առեք Վիգեների աղյուսակը (Vigenère քառակուսի, tabula recta) ռուսաց լեզվի համար:
Սկսենք կոդավորել «Կասպերովիչը ծիծաղում է» արտահայտությունը։ Բայց որպեսզի գաղտնագրումը հաջողվի, անհրաժեշտ է բանալի բառ՝ թող լինի «գաղտնաբառ»: Հիմա եկեք սկսենք գաղտնագրումը: Դա անելու համար մենք բանալին այնքան ենք գրում, որ դրանից տառերի թիվը համապատասխանի գաղտնագրված արտահայտության տառերի քանակին՝ բանալին կրկնելով կամ կտրելով՝:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| արտահայտություն՝ | K | A | С | P | E | R | O | B | & | W | С | M | E | E | T | С | I |
| Բանալին | P | A | R | O | L | բ | P | A | R | O | L | բ | P | A | R | O | L |
Այժմ, օգտագործելով Վիգեների աղյուսակը, ինչպես կոորդինատային հարթությունում, մենք փնտրում ենք մի բջիջ, որը զույգ տառերի հատումն է, և ստանում ենք՝ K + P=b, A + A=B, C: + P=C և այլն:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| Ծածկագիր՝ | բ | B | B | Yu | С | N | Yu | G | Sch | F | E | Y | X | F | G | A | L |
Մենք ստանում ենք, որ «Կասպերովիչը ծիծաղում է»=«bvusnyugschzh eykhzhgal».
Vigenère ծածկագիրը կոտրելը այնքան դժվար է, քանի որ հաճախականության վերլուծությունը պետք է իմանա հիմնաբառի երկարությունը, որպեսզի աշխատի: Այսպիսով, թալանելն այն է, որ պատահականորեն գցեք հիմնաբառի երկարությունը և փորձեք կոտրել գաղտնի հաղորդագրությունը:
Նշենք նաև, որ բոլորովին պատահական բանալիից բացի կարելի է օգտագործել բոլորովին այլ Vigenère աղյուսակ։ Այս դեպքում Վիգեների հրապարակը բաղկացած է տող առ տող գրված ռուսերեն այբուբենից՝ մեկ տեղաշարժով։ Ինչը վերաբերում է մեզ ROT1 ծածկագրին: Եվ ինչպես Կեսարի գաղտնագրում, օֆսեթը կարող է լինել ցանկացած բան: Ընդ որում, պարտադիր չէ, որ տառերի հերթականությունը լինի այբբենական կարգով։ Այս դեպքում աղյուսակն ինքնին կարող է բանալին լինել, առանց որի իմանալու անհնար կլինի կարդալ հաղորդագրությունը, նույնիսկ իմանալով բանալին։
Codes
Իրական կոդերը բաղկացած են համընկնումներից յուրաքանչյուրի համարառանձին ծածկագրի բառերը. Նրանց հետ աշխատելու համար անհրաժեշտ են, այսպես կոչված, կոդերի գրքեր։ Փաստորեն, սա նույն բառարանն է, որը պարունակում է միայն բառերի թարգմանություններ կոդերի մեջ: Կոդերի տիպիկ և պարզեցված օրինակ է ASCII աղյուսակը՝ պարզ նիշերի միջազգային ծածկագիրը:
Կոդերի հիմնական առավելությունն այն է, որ դրանք շատ դժվար է վերծանել։ Հաճախականության վերլուծությունը գրեթե չի աշխատում, երբ դրանք կոտրվում են: Ծածկագրերի թուլությունը, ըստ էության, հենց գրքերն են։ Նախ, դրանց պատրաստումը բարդ և թանկ գործընթաց է: Երկրորդ՝ թշնամիների համար նրանք վերածվում են ցանկալի առարկայի, և գրքի նույնիսկ մի մասի գաղտնալսումը ստիպում է քեզ ամբողջությամբ փոխել բոլոր ծածկագրերը։
20-րդ դարում շատ պետություններ օգտագործում էին ծածկագրեր՝ գաղտնի տվյալներ փոխանցելու համար՝ որոշակի ժամանակահատվածից հետո փոխելով ծածկագրերը: Նրանք նաև ակտիվորեն որսում էին հարևանների և հակառակորդների գրքերը։
Enigma
Բոլորը գիտեն, որ Enigma-ն նացիստների հիմնական գաղտնագրման մեքենան էր Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ: Enigma-ի կառուցվածքը ներառում է էլեկտրական և մեխանիկական սխեմաների համադրություն: Թե ինչպես կստացվի ծածկագիրը, կախված է Enigma-ի սկզբնական կոնֆիգուրացիայից: Միևնույն ժամանակ, Enigma-ն ավտոմատ կերպով փոխում է իր կոնֆիգուրացիան շահագործման ընթացքում՝ գաղտնագրելով մեկ հաղորդագրություն մի քանի ձևով ամբողջ երկարությամբ:
Ի տարբերություն ամենապարզ ծածկագրերի, «Enigma»-ն տվել է տրիլիոնավոր հնարավոր համակցություններ, որոնք գրեթե անհնարին են դարձնում կոդավորված տեղեկատվության կոտրումը: Իր հերթին, նացիստները յուրաքանչյուր օրվա համար պատրաստել էին որոշակի համադրություն, որը նրանքօգտագործվում է որոշակի օր հաղորդագրություններ ուղարկելու համար: Հետևաբար, նույնիսկ եթե Enigma-ն ընկներ թշնամու ձեռքը, այն ոչինչ չէր անում հաղորդագրությունները վերծանելու համար՝ առանց ամեն օր ճիշտ կոնֆիգուրացիան մուտքագրելու:
Հակահակ «Enigma»-ն ակտիվորեն փորձարկվել է Հիտլերի ողջ ռազմական արշավի ընթացքում։ Անգլիայում 1936 թվականին դրա համար կառուցվեց առաջին հաշվողական սարքերից մեկը (Turing machine), որը հետագայում դարձավ համակարգիչների նախատիպը։ Նրա խնդիրն էր մոդելավորել մի քանի տասնյակ հանելուկների գործողությունը միաժամանակ և նրանց միջոցով գաղտնալսել նացիստական հաղորդագրությունները: Բայց նույնիսկ Թյուրինգի մեքենան միայն երբեմն կարողացավ կոտրել հաղորդագրությունը:
Հանրային բանալի կոդավորում
Գաղտնագրման ալգորիթմներից ամենահայտնին, որն օգտագործվում է ամենուր տեխնոլոգիաներում և համակարգչային համակարգերում: Դրա էությունը, որպես կանոն, կայանում է երկու բանալիների առկայության մեջ, որոնցից մեկը փոխանցվում է հրապարակայնորեն, իսկ երկրորդը գաղտնի է (մասնավոր): Հանրային բանալին օգտագործվում է հաղորդագրությունը գաղտնագրելու համար, իսկ անձնական բանալին՝ այն վերծանելու համար:
Հանրային բանալին ամենից հաճախ շատ մեծ թիվ է, որն ունի ընդամենը երկու բաժանարար՝ չհաշված մեկը և հենց թիվը: Այս երկու բաժանարարները միասին կազմում են գաղտնի բանալի:
Եկեք դիտարկենք մի պարզ օրինակ: Թող հանրային բանալին լինի 905: Նրա բաժանարարներն են 1, 5, 181 և 905 թվերը: Այնուհետև գաղտնի բանալին կլինի, օրինակ, 5181 թիվը: Շատ հեշտ եք ասում? Իսկ եթե դերումհանրային համարը կլինի՞ 60 նիշ ունեցող թիվ: Մաթեմատիկորեն դժվար է հաշվարկել մեծ թվի բաժանարարները։
Ավելի վառ օրինակի համար պատկերացրեք, որ գումար եք հանում բանկոմատից: Քարտն ընթերցելիս անձնական տվյալները գաղտնագրվում են որոշակի հանրային բանալիով, իսկ բանկի կողմից տեղեկատվությունը վերծանվում է գաղտնի բանալիով։ Եվ այս հանրային բանալին կարող է փոխվել յուրաքանչյուր գործողության համար: Եվ առանցքային բաժանարարներն արագ գտնելու ուղիներ չկան այն ընդհատելիս:
Տառատեսակի ամրություն
Գաղտնագրման ալգորիթմի գաղտնագրման ուժը հակերությանը դիմակայելու կարողությունն է: Այս պարամետրը ամենակարևորն է ցանկացած կոդավորման համար: Ակնհայտ է, որ պարզ փոխարինող ծածկագիրը, որը կարող է վերծանվել ցանկացած էլեկտրոնային սարքի միջոցով, ամենաանկայուններից մեկն է։
Այսօր չկան միասնական չափանիշներ, որոնցով հնարավոր կլինի գնահատել ծածկագրի ուժը: Սա աշխատատար և երկարատև գործընթաց է։ Այնուամենայնիվ, կան մի շարք հանձնաժողովներ, որոնք ստանդարտներ են մշակել այս ոլորտում: Օրինակ՝ NIST USA-ի կողմից մշակված Advanced Encryption Standard-ի կամ AES կոդավորման ալգորիթմի նվազագույն պահանջները։
Հղման համար՝ Vernam ծածկագիրը ճանաչվել է որպես ամենադիմացկուն ծածկագիրը կոտրվելու համար: Միևնույն ժամանակ, նրա առավելությունն այն է, որ, ըստ իր ալգորիթմի, այն ամենապարզ ծածկագիրն է։
