Метод шифрование Цезарь

 

Содержание

1.1 Введение

1.2Что такое шифрование

1.3. Основные понятия и определения криптографии

1.4 Симметричные  и асимметричные криптосистемы.

2.1 Алгоритм шифрования

2.2. Основные алгоритмы шифрования

2.3. Шифр Цезаря

2.4 Создание программы для системы шифрования Цезаря

3.1 Заключение

    3.2 Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Введение

 

Человек – существо социальное, вот уже много тысячелетий  он живет в обществе себе подобных. И вполне естественно, что одной  из важнейших его способностей является умение общаться с другими людьми – передавать им сведения о том, что происходит в окружающем их мире, и о фактах своей субъективной реальности. Вторая сигнальная система  – речь – по праву считается  одним из важнейших отличительных  признаков, качественно выделяющих человечество из животного мира. Характер информационного обмена между членами  даже самого дикого племени многократно  превышает по своей сложности  все то, что можно увидеть у  животных. Коммуникация в человеческом обществе имеет еще один отличительный  признак – она узко избирательна. Мы разговариваем с разными людьми совершенно по-разному, и то, что  сообщаем одним, стараемся скрыть от других.

Таким образом, с зарождением  человеческой цивилизации возникло умение сообщать информацию одним людям  так, чтобы она не становилась  известной другим. Пока люди использовали для передачи сообщений исключительно  голос и жесты, сделать это  обычно не составляло особого труда  – нужно было лишь исключить присутствие  в непосредственной близости от разговаривающих  тех людей, для которых сообщаемые сведения не предназначены. Однако иногда внешние факторы накладывали  на поведение собеседников ограничения, не позволявшие им укрыться от посторонних  ушей и глаз для проведения конфиденциальной беседы. Для действия в подобных обстоятельствах была создана, а точнее сложилась сама собой, система кодированных речью или жестами сообщений. В различных ситуациях она носила совершенно различный характер – от отдельного тайного знака, говорящего о наступлении определенного события, до развитых секретных языков, позволявших выражать мысли практически любой сложности. Даже в самом простейшем случае это была по своей сути вторая сигнальная система в миниатюре, предназначенная для передачи ограниченного набора сведений и известная как правило лишь небольшой группе посвященных, осколок – большой или маленький – альтернативного языка, и именно она положила начало развившемуся позже искусству тайно передавать сообщения.

Конечно, использование развитого  «секретного» языка для защиты передаваемых данных обеспечивает гораздо большую  свободу в коммуникации, чем несколько  тайных знаков, о которых участники  договорились накануне, однако этот путь имеет и гораздо большие издержки. За всеми посвященными уследить трудно, и рано или поздно такой язык станет понятным тем, от кого пытаются скрыть разговор. В этом случае возникнет  необходимость его заменить другим, разработать же достаточно мощный язык и обучить ему нужное количество людей весьма затруднительно и накладно, а сделать это оперативно –  невозможно. Поэтому подобный подход к проблеме проходит только в особых случаях, когда тому благоприятствуют обстоятельства. Так, он использовался  американцами во время второй мировой  войны: корабли ВМФ США осуществляли связь на языке малочисленного и компактно проживающего индейского племени. На каждом корабле было несколько индейцев-«шифровальщиков», у противника не было практически никаких шансов раздобыть себе такого «криптографа».

С возникновением письменности задача обеспечения секретности  и подлинности передаваемых сообщений  стала особенно актуальной. Действительно, сообщение, переданное словесно или  показанное жестами, доступно для постороннего только в тот краткий промежуток времени, пока оно «в пути», а в  его авторстве и подлинности  у получателя никаких сомнений быть не может, потому что он видит своего собеседника. Иное дело, когда сообщение  записано – оно уже живет отдельной  жизнью и имеет свой путь, зачастую далеко расходящийся с путем человека, его создавшего. Записанное на бумаге сообщение существует в материальном мире гораздо более длительный промежуток времени, и у людей, желающих ознакомиться с его содержанием против воли отправителя и получателя, появляется гораздо больше шансов сделать это. Поэтому именно после возникновения  письменности появилось искусство  тайнописи, искусство «тайно писать»  – набор методов, предназначенных  для секретной передачи записанных сообщений от одного человека другому.

Данные о первых способах тайнописи весьма обрывочны. Предполагается, что она была известна в древнем  Египте и Вавилоне. До нашего времени  дошли указания на то, что искусство  секретного письма использовалось в  древней Греции. Первые действительно  достоверные сведения с описанием  метода шифрования относятся к периоду  смены старой и новой эры и  описывают шифр Цезаря – способ, которым Юлий Цезарь прятал свои записи от излишне любопытных глаз. С высоты достижений современной криптографии шифр Цезаря предельно примитивен: в нем каждая буква сообщения заменялась на следующую за ней по алфавиту. Однако для того времени, когда умение читать и писать было редким исключением, его криптостойкости вполне хватало. Использование шифра решало проблему секретности передаваемого сообщения, а проблема его подлинности решалась практически сама собой:

- во-первых, для человека, не знавшего шифр, было невозможно  внести осмысленные изменения  в зашифрованные сообщения, носившие  исключительно текстовый характер, а изменения, внесенные наобум  приводили к тому, что после  расшифрования получался бессмысленный  набор букв;

- во-вторых, практически  до совсем еще недавних по  историческим меркам времен отправляемые  сообщения записывались от руки, а каждый человек имеет свой  индивидуальный, присущий только  ему почерк, который очень трудно  воспроизвести другому человеку; запомнить почерк даже нескольких  десятков наиболее важных своих  корреспондентов, - а больше ни  у кого и не было, - не составляет  особого труда. 

Человечество изобрело большое  число способов секретного письма, многие из них были известны еще  в древности. В некоторых способах тайного письма используются физические особенности носителей информации. Так симпатические чернила исчезают вскоре после написания ими текста или невидимы с самого начала. Но их можно снова сделать видимыми, обработав документ специальным химическим реактивом или осветив лучами определенной части спектра, обычно - ультрафиолетом. Стеганография предполагает, что передаваемый текст "растворяется" в сообщении большего размера с совершенно "посторонним" смыслом. Но если взять и извлечь из него некоторые символы по определенному закону, например - каждый второй, или третий, и т.д., получим вполне конкретное тайное сообщение. Шифрование является преобразованием сообщения по определенным правилам, что делает его бессмысленным набором знаков для непосвященного в тайну шифра человека.

Классифицировать способы  засекречивания передаваемых сообщений  можно по-разному, однако определяющих факторов всего два:

- используются ли для  засекречивания свойства материальных  носителей и материальной среды  передачи информации или оно  осуществляется независимо от  них; 

- прячется ли секретное  сообщение или оно просто делается  недоступным для всех, кроме получателя.

Как отмечено выше, большое  число способов засекретить сообщение  связано с воздействием на его  носитель как на материальный объект. Это очень интересная тема, однако она является предметом изучения физики и химии, и никакого отношения  к теории информации не имеет. Для  массового практического применения гораздо больший интерес представляют методы защиты данных, которые опираются  исключительно на свойства самих  данных и никак не связаны с  особенностями их физического представления. Образно говоря, при использовании методов данного типа барьер между собственно сообщением и злоумышленником, желающим его прочитать или исказить, возводится исключительно из самой информации. Речь в дальнейшем пойдет только о таких способах защиты.

 

1.2 Что такое шифрование

 

Шифрование  — это способ изменения  сообщения или другого документа,  обеспечивающее искажение (сокрытие) его  содержимого. (Кодирование – это  преобразование обычного, понятного, текста в код. При этом подразумевается,  что существует взаимно однозначное  соответствие между символами текста(данных, чисел, слов) и символьного кода –  в этом принципиальное отличие кодирования  от шифрования. Часто кодирование  и шифрование считают одним и  тем же,  забывая о том, что  для восстановления закодированного  сообщения, достаточно знать правило  подстановки(замены). Для восстановления же зашифрованного сообщения помимо знания правил шифрования, требуется  и ключ к шифру. Ключ понимается нами как конкретное секретное состояние  параметров алгоритмов шифрования и  дешифрования. Знание ключа дает возможность  прочтения секретного сообщения. Шифровать  можно не только текст, но и различные  компьютерные файлы – от файлов баз данных и текстовых процессоров  до файлов изображений.

  Шифрование используется человечеством  с того самого момента, как  появилась первая секретная информация, т. е. такая, доступ к которой  должен быть ограничен. 

 Идея шифрования состоит  в предотвращении просмотра истинного  содержания сообщения(текста, файла  и т.п.) теми , у кого нет средств  его дешифрования. А прочесть  файл сможет лишь тот, кто  сможет его дешифровать.

  Шифрование появилось примерно  четыре тысячи лет тому назад.  Первым известным применением  шифра (кода) считается египетский  текст, датированный примерно  1900 г. до н. э., автор которого использовал вместо обычных (для египтян) иероглифов не совпадающие с ними знаки.

    Спустя 500 лет шифрование  стало повсеместно использоваться  при оставлении текстов религиозного  содержания, молитв и важных государственных  документов.

  Со средних веков и до  наших дней необходимость шифрования  военных, дипломатических и государственных  документов стимулировало развитие  криптографии. Сегодня потребность  в средствах,  обеспечивающих  безопасность обмена информацией,  многократно возросла.

 Большинство из нас  постоянно используют шифрование, хотя и не всегда знают об  этом. Если у вас установлена  операционная система Microsoft, то  знайте, что Windows хранит о вас  (как минимум) следующую секретную  информацию:

- пароли для доступа  к сетевым ресурсам (домен, принтер,  компьютеры в сети и  т.п.);

- пароли для доступа  в Интернет с помощью DialUр;

- кэш паролей (в браузере  есть такая функция — кэшировать  пароли, и Windows сохраняет все когда-либо  вводимые вами в Интернете  пароли);

- сертификаты для доступа  к сетевым ресурсам и зашифрованным  данным на самом компьютере.

    Эти данные  хранятся либо в рwl-файле (в  Windows 95), либо в SAM-файле (в Windows NT/2000/XР). Это файл Реестра Windows, и потому операционная система никому не даст к нему доступа даже на чтение. Злоумышленник может скопировать такие файлы, только загрузившись в другую ОС или с дискеты. Утилит для их взлома достаточно много, самые современные из них способны подобрать ключ за несколько часов.

 

1.3. Основные понятия и определения криптографии

 

Итак, криптография дает возможность  преобразовать информацию таким  образом, что ее прочтение (восстановление) возможно только при знании ключа.

Перечислю вначале некоторые основные понятия и определения.

Алфавит - конечное множество используемых для кодирования информации знаков.

Текст - упорядоченный набор из элементов алфавита.

В качестве примеров алфавитов, используемых в современных ИС можно  привести следующие:

- алфавит Z33 - 32 буквы русского алфавита и пробел;

- алфавит Z256 - символы, входящие в стандартные коды ASCII и

КОИ-8;

- бинарный алфавит - Z2 = {0,1};

- восьмеричный алфавит  или шестнадцатеричный алфавит;

Шифрование - преобразовательный процесс: исходный текст, который носит также название открытого текста, заменяется шифрованным текстом.

Дешифрование - обратный шифрованию процесс. На основе ключа шифрованный текст преобразуется в исходный.

Ключ - информация, необходимая для беспрепятственного шифрования и дешифрования текстов.

Криптографическая система представляет собой семейство T преобразований открытого текста. члены этого семейства индексируются, или обозначаются символом k; параметр k является ключом. Пространство ключей K - это набор возможных значений ключа. Обычно ключ представляет собой последовательный ряд букв алфавита.

Криптосистемы разделяются  на симметричные и с открытым ключом ( или асимметричесские) .

В симметричных криптосистемах и для шифрования, и для дешифрования используется один и тот же ключ.

В системах с открытым ключом используются два ключа - открытый и закрытый, которые математически связаны друг с другом. Информация шифруется с помощью открытого ключа, который доступен всем желающим, а расшифровывается с помощью закрытого ключа, известного только получателю сообщения.