Анализ алгоритмов шифрования в сетях передачи данных
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?а получения сообщения.
Надежность системы обеспечения безопасности определяется ее самым слабым звеном. Стоит отметить, что в реальных системах, при использовании известных проверенных алгоритмов, криптостойкость алгоритма зачастую оказывается бесполезной, из-за ряда ошибок в организации самой системы [3].
.3 Исторические шифры и их взлом
Идея шифрования текста зародилась достаточно давно. Есть сведения о наличии шифрованных документов в Древней Индии, Древнем Египте, Древней Греции. Как правило, в древние времена использовались так называемые шифры замены и шифры перестановки. [4]
Наиболее известный шифр древности - шифр Цезаря, описанный историком Древнего Рима Светонием. Гай Юлий Цезарь использовал в своей переписке шифр собственного изобретения. Применительно к современному русскому языку он состоял в следующем. Выписывался алфавит: А, Б, В, Г, Д, Е,...,; затем под ним выписывался тот же алфавит, но со сдвигом на 3 буквы влево (см. рисунок 1) [4].
АБВГДЕЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЫЬЪЭЮЯГДЕЕЖ3ИИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЫЬЪЭЮЯАБВРисунок 1 - таблица замены в шифре Цезаря применительно к русскому языку
Для взлома данного шифра можно использовать метод грубой силы (ключ есть размер смещения, то есть для русского алфавита ключевое пространство составляет 33 элемента) или частотный анализ. Последний заключается в подсчете частоты встречаемости определенных символов в зашифрованном сообщении. В последствии, полученные значения можно сравнить со средней частотой появления определенных букв в языке, и определить соответствие. Данный метод может быть применен для многих простых шифров замены и перестановки.
Одним из первых приборов, реализующих шифр перестановки, является так называемый прибор СЦИТАЛЛА. Он был изобретен в древней "варварской" Спарте во времена Ликурга; Рим быстро воспользовался этим прибором. Для зашифрования текста использовался цилиндр заранее обусловленного диаметра. На цилиндр наматывался тонкий ремень из пергамента, и текст выписывался построчно по образующей цилиндра (вдоль его оси). Затем ремень сматывался и отправлялся - получателю сообщения. Последний наматывал его на цилиндр того же диаметра и читал текст по оси цилиндра. В этом примере ключом такого шифра являлся диаметр цилиндра и его длина, которые, по существу, порождают двухстрочную запись, указанную выше. [4]
Интересно, что изобретение дешифровального устройства "АНТИСЦИТАЛЛА" приписывается великому Аристотелю. Он предложил для этого использовать конусообразное "копье", на которое наматывался перехваченный ремень, который передвигался по оси до того положения, пока не появлялся осмысленный текст. [4]
Более современным и достаточно распространенным алгоритмом является шифр Вержиннера. В нем шифрование ведется с помощью большой таблицы, состоящей из множества шифров Цезаря с разными смещениями. Алгоритм шифрования следующий: ключевое слово записывается циклически так, чтобы соответствовать длине шифруемого сообщения; далее беруться соответствующие буквы сообщения и ключа, и находиться буква в таблице, находящаяся на пересечении строки и столбца данных двух букв. Эта буква и заноситься в шифротекст.
Данный алгоритм делает неприменимым частотный анализ. Тем не менее, в 1854 г Чарльз Беббидж разработал метод вскрытия шифра. Вскрытие Беббиджа использует тот факт, что в шифре Вержиннера ключ повторяется, а следовательно разные участки сообщения могут шифроваться одними и теми же буквами ключа.
.4 Особенности современной криптологии
Появление вычислительной техники мощный стимул в развитии криптологии. Все современные шифры на столько сложны, что выполнение их вручную невозможно. Тоже самое можно сказать о современных методах криптоанализа.
Помимо сложности, есть еще одно принципиальное отличие современной криптологии - открытость. Раньше разработка и использование криптографических алгоритмов были строго секретны, и собственно секретность самого алгоритма шифрования обеспечивала безопасность системы. Такой подход крайне ненадежен по ряду причин. Во-первых, существуют методы взлома, независящие от алгоритма шифрования. Во-вторых, сохранить в тайне алгоритм шифрования достаточно трудно, и всегда есть вероятность, что он станет известен противнику.
Поэтому, современная криптология основывается на совершенно противоположных принципах. Сейчас считается наиболее безопасным использовать открытые, хорошо всем известные шифры, сохраняя в тайне только ключ. Это связано с тем, что известные алгоритмы достаточно детально изучаются научным сообществом на предмет криптостойкости. Данная проверка требует очень высокой квалификации и усилий не одного ученого. Со временем появляется все больше и больше методов криптоанализа, и стойкость алгоритма определяется как стойкость ко всем известным на данный момент методам. Кроме того, взлом алгоритма зачастую творческий процесс, заключающийся в отыскании его слабых мест. Сейчас существуют даже методы, анализирующие время выполнения шифрования на вычислительном устройстве. Поэтому, чем больше изучен алгоритм, чем больше ему посвящено исследований, тем он надежнее.
.5 Современная криптография
В настоящее время в криптографии выделилось два направления, развивающихся независимо: симметричное шифрование и ассиметричное.
Симметричные алгоритмы используют один и тот же ключ для зашифрования и расшифров?/p>