iuml;ðîñòðàíñòâîì êëþ÷åé, Ê ;

  Èñïîëüçóÿ ýòó òàáëèöó çàøèôðåì òåêñò: I love you.Ïîëó÷èì ñëåäóþùåå çàøèôðîâàííîå ñîîáùåíèå: O sgct ngx. Îäíàêî, òàêîé øèôð èìååò íèçêóþ ñòîéêîñòü, ïîñêîëüêó çàøèôðîâàííûé òåêñò èìååò òå æå ñòàòèñòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè, ÷òî è èñõîäíûé.

  Äëÿ ïîâûøåíèÿ ñòîéêîñòè øèôðà èñïîëüçóþò òàê íàçûâàåìûå ïîëèàëôàâèòíûå ïîäñòàíîâêè, â êîòîðûõ äëÿ çàìåíû ñèìâîëîâ èñõîäíîãî òåêñòà èñïîëüçóþò ñèìâîëû íåñêîëüêèõ àëôàâèòîâ.

  Øèôðîâàíèå ìåòîäîì ïåðåñòàíîâêè. Ýòîä ìåòîä çàêëþ÷àåòñÿ â òîì , ÷òî ñèìâîëû øèôðóåìîãî òåêñòà ïåðåñòàâëÿþòñÿ ïî îïðåäåëåííèûì ïðàâèëàì âíóòðè øèôðóåìîãî áëîêà ñèìâîëîâ .

  Øèôðîâàíèå ìåòîäîì ãàììèðîâàíèÿ. Ñóòü ýòîãî ìåòîäà ñîñòîèò â òîì, ÷òî ñèìâîëû øèôðóåìîãî òåêñòà ïîñëåäîâàòåëüíî ñêëàäûâàþòñÿ ñ ñèìâîëàìè íåêîòîðîé 

ñïåöèàëüíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, êîòîðàÿ íàçûâàåòñÿ ãàììîé. Èíîãäà òàêîé ìåòîä ïðåäñòàâëÿþò êàê íàëîæåíèå ãàììû íà èñõîäíûé òåêñò, ïîýòîìó îí ïîëó÷èë íàçâàíèå”ãàììèðîâàíèå “.

   Øèôðîâàíèå ñ ïîìîùüþ àíàëèòè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàíèé. Äîñòàòî÷íî íàäåæíîå çàêðûòèå èíôîðìàöèè ìîæåò áûòü îáåñïå÷åíî ïðè èñïîëüçîâàíèè äëÿ øèôðîâàíèÿ íåêîòîðûõ àíàëèòè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàíèé. Äëÿ ýòîãî ìîæíî èñïîëüçîâàòü ìåòîäû àëãåáðû ìàòðèö, íàïðèìåð, óìíîæåíèå ìàòðèöû íà âåêòîð .

   Êîìáèíèðîâàííûå ìåòîäû øèôðîâàíèÿ. Îäíèì èç âàæíåéøèõ òðåáîâàíèé, ïðåäúÿâëÿåìûõ ê ñèñòåìå øèôðîâàíèÿ, ÿâëÿåòñÿ åå âûñîêàÿ ñòîéêîñòü . Îäíàêî ïîâûøåíèå ñòîéêîñòè ëþáîãî ìåòîäà øèôðîâàíèÿ ïðèâîäèò, êàê ïðàâèëî, ê ñóùåñòâåííîìó óñëîæåíèþ ñàìîãî ïðîöåññà øèôðîâàíèÿ è óâåëè÷åíèþ çàòðàò ðåñóðñîâ (âðåìåíè, àïïàðàòíûõ ñðåäñòâ, óìåíüøåíèþ ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòè è ò.ï.).

   Äîñòàòî÷íî ýôôåêòèâíûì ñðåäñòâîì ïîâûøåíèÿ ñòîéêîñòè øèôðîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ êîìáèíèðîâàííîå èñïîëüçîâàíèå íåñêîëüêèõ ðàçëè÷íûõ ñïîñîáîâ øèôðîâàíèÿ, ò.å. ïîñëåäîâàòåëüíîå øèôðîâàíèå èñõîäíîãî òåêñòà ñ ïîìîùüþ äâóõ èëè áîëåå ìåòîäîâ.

  Ðàññìîòðèì íåñêîëüêî ïðèìåðîâ.

  Ïðèìåð 1.

  Øèôðîâàíèå ïðîñòîé ïåðåñòàíîâêîé îñóùåñòâëÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì.

1. Âûáèðàåòñÿ êëþ÷åâîå ñëîâî ñ íåïîâòîðÿþùèìèñÿ ñèìâîëàìè.

2. Øèôðóåìûé òåêñò çàïèñûâàåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíûìè ñòðîêàìè

       ïîä ñèìâîëàìè êëþ÷åâîãî ñëîâà.

3. Çàøèôðîâàííûé òåêñò âûïèñûâàåòñÿ êîëîíêàìè â òîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, â        

  êîòîðîé ðàñïîëàãàþòñÿ â àëôàâèòå áóêâû êëþ÷à(èëè â ïîðÿäêå ñëåäîâàíèÿ       

  ÷èñåë â íàòóðàëüíîì ðÿäó, åñëè êëþ÷ öèôðîâîé).

Ïðèìåíèâ öèôðîâîé êëþ÷ 5 8 1 3 7 4 6 2 äëÿ øèôðîâàíèÿ èñõîäíîãî òåêñòà In this book the reader will, èñïîëüçóÿ âìåñòî ïðîáåëîâ áóêâó íàèáîëåå ðåäêî âñòðå÷àþùóþñÿ áóêâó q, ïîëó÷èì ñëåäóþùóþ òàáëèöó ïðîñòîé ïåðåñòàíîâêè

               êëþ÷

         5 8 1 3 7 4 6 2

ò I n q t h i s q

å  b o o k q t h e

ê  q r e a d e r q 

     ñ w i l l q q qq

ò

     Âûïèñûâàåì òåêñò ïî êîëîíêàì è ãðóïïèðóÿ ñèìâîëû ïî ÷åòûðå ïîëó÷èì çàøèôðîâàííûé òåêñò â âèäå qoel qeqq tkal Ibqw shrq hqdq nori

    Ðàñøèôðîâàíèå ïðîèçâîäèòñÿ â ñëåäóþùåì ïîðÿäêå.

   1. Ïîäñ÷èòûâàåì ÷èñëî çíàêîâ â çàøèôðîâàííîì òåêñòå è äåëèì åãî íà ÷èñëî çíàêîâ êëþ÷à.

   2. Âûïèñûâàåì êëþ÷åâîå ñëîâî è ïîä åãî çíàêàìè â ñîîòâåòñòâóþùåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè âûïèñûâàåì ñèìâîëû çàøèôðîâàííîãî òåêñòà â îïðåäåëåííîì âûøå êîëè÷åñòâå.

   3. Ïî ñòðîêàì òàáëèöû ÷èòàåì èñõîäíûé òåêñò.

  Ïðèìåð 2(ãàììèðîâàíèå). Ïðîöåäóðó íàëîæåíèÿ ãàììû íà èñõîäíûé òåêñò ìîæíî îñóùåñòâèòü äâóìÿ ñïîñîáàìè. Ïðè ïåðâîì ñïîñîáå ñèìâîëû èñõîäíîãî òåêñòà è ãàììû çàìåíÿþòñÿ öèôðîâûìè ýêâèâàëåíòàìè, êîòîðûå çàòåì ñêëàäûâàþòñÿ ïî

ìîäóëþ, ðàâíîìó ÷èñëó ñèìâîëîâ â àëôàâèòå. Ïðè âòîðîì ìåòîäå ñèìâîëû èñõîäíîãî òåêñòà è ãàììû ïðåäñòàâëÿþòñÿ â âèäå äâîè÷íîãî êîäà, çàòåì ñîîòâåòñòâóþùèå ðàçðÿäû ñêëàäûâàþòñÿ ïî ìîäóëþ 2(ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû è äðóãèå ëîãè÷åñêèå îïåðàöèè). Ñòîéêîñòü(êðèïòîñòîéêîñòü) øèôðîâàíèÿ ìåòîäîì ãàììèðîâàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ, ãëàâíûì îáðàçîì, ñâîéñòâàìè ãàììû - äëèòåëüíîñòüþ ïåðèîäà è ðàâíîìåðíîñòüþ ñòàòèñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. Îáû÷íî ðàçäåëÿþò äâå ðàçíîâèäíîñòè ãàììèðîâàíèÿ - ãàììèðîâàíèå ñ êîíå÷íîé è áåñêîíå÷íîé ãàììàìè. Ïðè õîðîøèõ ñòàòèñòè÷åñêèõ ñâîéñòâàõ ãàììû ñòîéêîñòü øèôðîâàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî äëèíîé ïåðèîäà ãàììû.

   Ñîâðåìåííûå ñèììåòðè÷åñêèå êðèïòîñèñòåìû.  Îñíîâó îáåñïå÷åíèÿ èíôîðìàöèîííîé áåçîïàñíîñòè â èíôîðìàöèîííî-òåëåêîììóíèêàöèîííûõ ñèñòåìàõ ñîñòàâëÿþò êðèïòîãðàôè÷åñêèå ìåòîäû è ñðåäñòâà çàùèòû èíôîðìàöèè, îðãàíèçîâàííûå â åäèíóþ ñèñòåìó îðãàíèçàöèîííî-òåõíè÷åñêèõ è êðèïòîãðàôè÷åñêèõ ìåòîäîâ, ñðåäñòâ è ìåðîïðèÿòèé.  

  Êðèïòîãðàôè÷åñêàÿ çàùèòà ïîëüçîâàòåëüñêîé è ñëóæåáíîé èíôîðìàöèè, à òàêæå èíôîðìàöèîííûõ ðåñóðñîâ â öåëîì îñóùåñòâëÿåòñÿ ïóòåì:

  øèôðîâàíèÿ âñåãî èíôîðìàöèîííîãî òðàôèêà, ïåðåäàþùåãîñÿ ÷åðåç îòêðûòûå ñåòè ïåðåäà÷è äàííûõ, è øèôðîâàíèå îòäåëüíûõ ñîîáùåíèé;

  êðèïòîãðàôè÷åñêîé àóòåíòèôèêàöèè(ïîäòâåðæäåíèÿ ïîäëèííîñòè), óñòàíàâëèâàþùèõ ñâÿçü îáúåêòîâ;

  çàùèòû íåñóùåãî äàííûå òðàôèêà ñðåäñòâàìè èìèòîçàùèòû (çàùèòû îò íàâÿçûâàíèÿ ëîæíûõ ñîîáùåíèé) è ýëåêòðîííî-öèôðîâîé ïîäïèñè (äëÿ îáåñïå÷åíèÿ öåëîñòíîñòè è äîñòîâåðíîñòè ïåðåäàâàåìîé èíôîðìàöèè);

  øèôðîâàíèÿ äàííûõ, ïðåäñòàâëåííûõ â âèäå ôàéëîâ èëè õðàíÿùèõñÿ â áàçàõ äàííûõ;

  êîíòðîëÿ öåëîñòíîñòè ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ ïðèìåíåíèåì êðèïòîãðàôè÷åñêè ñòîéêèõ êîíòðîëüíûõ ñóìì;

  ïðèìåíåíèÿ ýëåêòðîííî-öèôðîâîé ïîäïèñè äëÿ îáåñïå÷åíèÿ þðèäè÷åñêîé çíà÷èìîñòè äîêóìåíòîâ.

Ýôôåêòèâíîñòü êðèïòîãðàôè÷åñêîé çàùèòû îïðåäåëÿåòñÿ êðèïòîñòîéêîñòüþ (ñòîéêîñòüþ) ïðèìåíÿåìûõ àëãîðèòìîâ øèôðîâàíèÿ. Ñòîéêèì ñ÷èòàåòñÿ àëãîðèòì, êîòîðûé äëÿ ñâîåãî âñêðûòèÿ(îïðåäåëåíèÿ) òðåáóåò îò ïðîòèâíèêà ïðàêòè÷åñêè íåäîñòèæèìûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ðåñóðñîâ èëè íåäîñòèæèìîãî îáúåìà ïåðåõâà÷åííûõ çàøèôðîâàííûõ ñîîáùåíèé èëè âðåìåíè ðàñêðûòèÿ, êîòîðîå ïðåâûøàåò âðåìÿ æèçíè èíòåðåñóþùåé ïðîòèâíèêà èíôîðìàöèè. Òåîðåòè÷åñêè, êàê ïîêàçàë Øåííîí, ñóùåñòâóþò àáñîëþòíî ñòîéêèå àëãîðèòìû øèôðîâàíèÿ, êîòîðûå äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü ñëåäóþùèì óñëîâèÿì:

äëèíà êëþ÷à è äëèíà îòêðûòîãî ñîîáùåíèÿ äîëæíû áûòü îäèíàêîâû;

êëþ÷ äîëæåí èñïîëüçîâàòüñÿ òîëüêî îäèí ðàç;

âûáîð êëþ÷à èç êëþ÷åâîãî ïðîñòðàíñòâà äîëæåí îñóùåñòâëÿòüñÿ ðàâíîâåðîÿòíî.

Ýòè òðåáîâàíèÿ ïðèâîäÿò ê òîìó, ÷òî àáñîëþòíî ñòîéêèå àëãîðèòìû ñ ïðàêòè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ ÿâëÿþòñÿ òðóäíîðåàëèçóåìûìè. Íàïðèìåð, îñóùåñòâëåíèå ïåðâîãî è âòîðîãî óñëîâèé ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî íåîáõîäèìî èìåòü çàïàñ êëþ÷åé áîëüøîé äëèíû, ÷òî ïðàêòè÷åñêè íåâûïîëíèìî.  ðåçóëüòàòå ïðèìåíåíèå ñîâðåìåííîé àïïàðàòíî-ïðîãðàììíîé áàçû ïðèâîäèò ê íåàáñîëþòíîé ñòîéêîñòè èñïîëüçóåìûõ àëãîðèòìîâ øèôðîâàíèÿ.

Êàê ñëåäóåò èç èññëåäîâàíèé Øåííîíà, â ïðàêòè÷åñêèõ øèôðàõ íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü äâà îáùèõ ïðèíöèïà: ðàññåèâàíèå è ïåðåìåøèâàíèå. Ðàññåèâàíèå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðàñïðîñòðàíåíèå âëèÿíèå îäíîãî çíàêà îòêðûòîãî òåêñòà íà

íåêîòîðîå ìíîæåñòâî çíàêîâ øèôðòåêñòà, ÷òî ïîçâîëÿåò ñêðûòü ñòàòèñòè÷åñêèå

ñâîéñòâà îòêðûòîãî òåêñòà. Ïåðåìåøèâàíèå ïðåäïîëàãàåò èñïîëüçîâàíèå òàêèõ øèôðóþùèõ ïðåîáðàçîâàíèé, êîòîðûå óñëîæíÿþò âîññòàíîâëåíèå âçàèìîñâÿçè ñòàòèñòè÷åñêèõ ñâîéñòâ îòêðûòîãî è çàøèôðîâàííîãî òåêñòîâ.     

  Ðàñïðîñòðàíåííûì ñïîñîáîì äîñòèæåíèÿ ýôôåêòîâ ðàññåèâàíèÿ è ïåðåìåøèâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå ñîñòàâíîãî øèôðà, òî åñòü òàêîãî øèôðà, êîòîðûé ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàí â âèäå íåêîòîðîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïðîñòûõ øèôðîâ, êàæäûé èç êîòîðûõ âíîñèò ñâîé âêëàä â ñóììàðíîå ðàññåèâàíèå è ïåðåìåøèâàíèå.  ñîñòàâíûõ øèôðàõ â êà÷åñòâå ïðîñòûõ øèôðîâ ÷àùå âñåãî èñïîëüçóþòñÿ ïðîñòûå ïåðåñòàíîâêè è ïîäñòàíîâêè. Ïðè ïåðåñòàíîâêå  ïðîñòî ïåðåìåøèâàþò ñèìâîëû îòêðûòîãî òåêñòà, ïðè÷åì êîíêðåòíûé âèä ïåðåìåøèâàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ñåêðåòíûì êëþ÷îì. Ïðè ïîäñòàíîâêå  êàæäûé ñèìâîë îòêðûòîãî òåêñòà çàìåíÿåòñÿ äðóãèì ñèìâîëîì èç òîãî æå àëôàâèòà, à êîíêðåòíûé âèä ïîäñòàíîâêè òàêæå îïðåäåëÿåòñÿ ñåêðåòíûì êëþ÷îì.

    ñîâðåìåííûõ áëî÷íûõ øèôðàõ áëîêè îòêðûòîãî òåêñòà è øèôðòåêñòà ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé äâîè÷íûå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè îáû÷íî äëèíîé 64 áèòà.  ïðèíöèïå êàæäûé áëîê ìîæåò ïðèíèìàòü 264 çíà÷åíèé, òî åñòü ïîäñòàíîâêè âûïîëíÿþòñÿ â î÷åíü áîëüøîì àëôàâèòå, ñîäåðæàùåì äî 264 = 1019  “ñèìâîëîâ”. Ïðè ìíîãîêðàòíîì ÷åðåäîâàíèè ïðîñòûõ ïåðåñòàíîâîê è ïîäñòàíîâîê, óïðàâëÿåìûõ äîñòàòî÷íî äëèííûì ñåêðåòíûì êëþ÷îì, ìîæíî ïîëó÷èòü î÷åíü ñòîéêèé øèôð ñ õîðîøèì ðàññåèâàíèåì è ïåðåìåøèâàíèåì.

Ñîâðåìåííûì àíàëîãîì ñèììåòðè÷íîãî àëãîðèòìà øèôðîâàíèÿ(êðèïòîàëãîðèòìà) ÿâëÿåòñÿ êðèïòîãðàôè÷åñêàÿ ñèñòåìà ñ ñåêðåòíûì êëþ÷îì (secret key cryptosystem), êîòîðàÿ çàäàåòñÿ:

ïðîñòðàíñòâîì îòêðûòûõ òåêñòîâ, Ì ;

ïðîñòðàíñòâîì øèôðîâàííûõ òåêñòîâ, Ñ ;