Загадочный

МИР ШИФРОВ

Автор работы:

Терёхин Александр,

ученик 7 класса.

Руководитель:

Кузьминых М.Н.

с.Козьмодемьянск

2010

Оглавление

Введение
Основная часть
История возникновения тайнописи
Шифрография в государстве Российском
2.1 Способ тайнописи А. Л. Ордин-Нащокина
2.2 Способ тайнописи В. М. Тяпкина
2.3 Тайнопись из рукописи Н. П. Никифорова
2.4 Способ тайнописи Петра I
2.5 Криптография Первой мировой войны
3. Типы шифров и методы шифрования 4. Примеры шифров 4.1 Великий французский шифр 4.2 Шифр Нострадамуса
4.3 Примеры простых шифров 5. Криптография и компьютер Заключение Библиографический список

Введение

Криптография сопровождает человечество с того момента, как у него появились секреты. Необходимо было скрывать сведения от посторонних глаз. Со временем способы сокрытия информации совершенствовались, а способы взлома становились все более изощренными. Таким образом, криптография выделилась в отдельную науку.

В настоящее время актуальность криптографии велика как никогда. Вычислительная мощность и логика машин позволяет решать простейшие шифры в считанные минуты. Особое значение шифрование имеет для бизнеса и государственных структур. На сегодняшний день существует большое количество государственных стандартов, в которых описаны алгоритмы, применяемые в жизни, и которые доступны для изучения и рассмотрения любого желающего.

Меня заинтересовала эта тема, потому-то я считаю, что она важна для человека, когда необходимо скрыть свою информацию от посторонних лиц. Думаю, что мне эта тема в жизни ещё пригодится, как и исследования, которые мне пришлось провести.

Объект исследования – криптография.

Предмет исследования – шифры.

Цель исследования: Исследовать криптографию как науку.

Задачи:

Познакомиться с историей криптографии.
Изучить шифры, которые использовались в нашем государстве.
Рассмотреть типы шифров и методы шифрования.
Описать некоторые «знаменитые» шифры.
Установить связь криптографии с ИКТ.

Методы исследования: анализ, сравнение, обобщение.

1. ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТАЙНОПИСИ

Криптография – это наука об использовании математики для шифрования данных. Криптография позволяет хранить важную информацию или передавать её по ненадёжным каналам связи.

Почти четыре тысячи лет назад в городе Менет-Хуфу на берегу Нила некий египетский писец нарисовал иероглифы, рассказавшие историю жизни его господина. Сделав это, он стал родоначальником документально зафиксированной истории криптографии.

Эта система не была тайнописью в том смысле, как ее понимают в современном мире. Для засекречивания своей надписи египетский писец не использовал никакого полноценного шифра, лишь в отдельных местах она состояла из необычных символов вместо более привычных иероглифов.

Писец применил не тайнопись, а воспользовался одним из существенных элементов шифрования — умышленным преобразованием письменных символов.

По мере расцвета древнеегипетской цивилизации и совершенствования письменности росло количество усыпальниц почитаемых умерших, и все более изощренными становились преобразования текстов на стенах гробниц. Итак, добавление элемента секретности в преобразование иероглифов породило криптографию. Однако всем великим делам свойственны скромные начинания. Иероглифы Древнего Египта действительно включали, хотя и в несовершенной форме, два важных элемента — секретность и преобразование письма, которые составляют основные атрибуты криптографии.

Накопленные знания получили простор только в начале эпохи европейского Возрождения.

2. ШИФРОГРАФИЯ В ГОСУДАРСТВЕ РОССИЙСКОМ

1663 год можно считать годом рождения шифровального дела в ссылка скрыта. Тайнопись перестала быть просто затеей, забавой умников. Она стала одним из важнейших средств сохранения государственной тайны.

2.1 Способ тайнописи А. Л. Ордин-Нащокина

В XVII веке дипломатическая тайнопись употреблялась уже довольно широко. В основном в ней использовались вновь изобретенные азбуки. Тайнописями писали и «памяти», т.е. инструкции подьячим Приказа тайных дел, ездившим за границу с разнообразными, иногда с очень ответственными поручениями. Так, например, подьячему Приказа тайных дел Г. Никифорову было поручено передать руководителю русской делегации, ведшей переговоры в Польше, думному дворянину А. Л. Ордин-Нащокину написанное «хитрым» письмом предписание царя Алексея Михайловича, «указную азбуку и против той азбуки тайное письмо». Согласно повелению царя Ордин-Нащокин должен был «по той азбуке о... тайных и всяких делах» писать в Приказ тайных дел. Боярин А. Л. Ордин-Нащокин в это время заведовал Посольским Приказом, уже и до этого употреблял особую тайнопись, ключ которой приведен на рисунке.

2.2 Способ тайнописи В. М. Тяпкина

В октябре 1673 году стольник и полковник В. М. Тяпкин был назначен постоянным послом от Русского двора к Королю Польскому и Великому Князю Литовскому. Он был уже в пути, когда в Москве получили известие о смерти польского короля Михаила Корнбута Вишневецкого. У короля не было наследников, в Варшаве должен был собраться сейм для обсуждения вопроса, кому быть королем. Этот вопрос особенно интересовал царя Алексея Михайловича, потому что сейм уже однажды высказывался за избрание королем одного из его сыновей (будущего Петра I). Царский гонец догнал Тяпкина в Орше и передал ему царскую грамоту. Царь поручал Тяпкину, «когда соберется избирательный сейм, проведать всякими мерами, каких дворов иностранных посланники предложат своих государей на Королевство Польское, кто из сенаторов будет им содействовать, какие употреблены будут подкупы». Вообще он должен был обо всем узнавать и чаще писать в Москву тайнописью, «которой знаки ему препровождались». Тайнопись эта была составлена лично государем. Ожидания царя не оправдались. Польским королем был избран воевода Ян Собеский. Тяпкин после этого остался при польском Дворе и в течение пяти лет посылал в Москву написанные «закрытым письмом» секретные донесения. Эта переписка вызвала у Яна Собеского подозрение, что Тяпкин настраивает против него Московского царя. Когда Алексей Михайлович умер и Тяпкин явился со своей свитой в Королевский замок в черном «жалобном» платье, Ян III гневно высказал ему свое недовольство, упрекая Тяпкина в том, что он писал «ссорные и затейные письма к покойному царю, от которых до сих пор войска наши не соединились и взаимная между нами дружба не может утвердиться». Тяпкину так и не удалось уверить Яна Собеского, что он не посылал в Москву «раздорных писем», но, судя по его последнему, также написанному тайнописью донесению, польский король упрекал и самого царя в том, что он имеет на его королевское величество «подозрение и недоверство». Из всего этого видно, что тайные письма русского резидента были перлюстрированы поляками и прочтены.

2.3 Тайнопись из рукописи Н. П. Никифорова

К системе нарочито придуманных знаков (или условных алфавитов) древнерусских тайнописей относится тайнописная запись в рукописи конца XVI века, принадлежавшей собранию рукописей Н. П. Никифорова.

В этой тайнописи «затемнение» обычных начертаний букв достигается за счет:

деформации исходных букв (буквы Е, Л, П и Ш),
переворачивание – ссылка скрыта,
замены – для ссылка скрыта взято начертание фиты, а для буквы Н – омеги,
для остальных букв использованы нарочно придуманные ссылка скрыта.

2.4 Способ тайнописи Петра I

Формально с современной точки зрения – это шифр простой замены. Буквам открытого текста даются в соответствие наборы букв, заменяющие их в шифрограммах. Особенностью его является то, что в соответствие обычному алфавиту даются то слоги, то одинарные буквы. Такая разнозначность шифрообозначений букв открытого текста используется и в наши дни. Она существенно затрудняет взлом шифра посторонним. Шифрованный текст писался слитно без пробелов. Но шифрообозначения подобраны таким образом, что при расшифровке это не вызывало никаких трудностей. Большинство согласных в виде слога. Причем каждая согласная участвует только в одном каком-то слоге. Исключения составляют: буква Ф без слога и согласная З, которая используется как в слоге ЗЕ так и в одиночном исполнении З. Все гласные в основном без слогов. Исключения составляют только гласные А и И, которые могут быть так же в виде слогов АМ и ИН соответственно. Следует отметить, что шифры такого типа чувствительны к ошибкам при шифровании. Как к замене нужной буквы на другую букву, так и к пропуску или вставке лишней буквы.

Алфавитная таблица шифра, кот

орым пользовался Петр Первый:

Текущая версия (не проверялась)

2.5 Криптография Первой мировой войны

Армия Российской империи

В русской армии в начале XX века наиболее широко использовались словарные ключи — тип шифров, в котором каждому слову из определённого специализированного словаря сопоставлялось одно или несколько кодовых чисел из трёх-пяти цифр. Ключ Военного министерства № 6 1906 года представлял собой трёхзначный многовариантный цифровой код с маскировкой и скрытым началом сообщения. Ключ Военного министерства № 7 1905 года был алфавитным трёхзначным цифровым кодом на 900 словарных величин, размещённых на 18 таблицах 5 x 10. Эти шифры использовались для передачи сообщений по телеграфу и радио. Уже осенью 1914 года часть русских военных шифров была расшифрована австрийцами. Вскоре после этого русский шифр был изменён на новый. Началось соревнование между шифровщиками и вражескими дешифровщиками. К весне 1915 года в русских войсках полностью отказались от старой системы шифров и стали применять простой шифр Цезаря. 17 июня 1916 года в русской армии был введён новый тип шифра с 300 шифровальными группами. Однако полной секретности сообщений добиться так и не удалось.

Флот

Русский флот, по сравнению с армией, добился намного больших успехов в шифровальной войне. Вскоре после начала войны 26 августа 1914 года возле острова Ольденсхольм сел на камни и был уничтожен русским флотом германский крейсер «Магдебург». Лейтенант Михаил Васильевич Гамильтон, посланный капитаном Адрианом Ивановичем Непениным, нашёл в капитанской каюте германскую книгу кодов. Впоследствии русскими водолазами была извлечена из воды вторая копия германской кодовой книги, выброшенная немцами за борт. Немецкий морской шифр был расшифрован.

3. ТИПЫ ШИФРОВ И МЕТОДЫ ШИФРОВАНИЯ

Шифры могут использовать один ключ для шифрования и дешифрования или два различных ключа. По этому признаку различают:

Симметричный шифр использует один ключ для шифрования и дешифрования.
Асимметричный шифр использует два различных ключа.

Шифры могут быть сконструированы так, чтобы либо шифровать сразу весь текст, либо шифровать его по мере поступления. Таким образом существуют:

Блочный шифр шифрует сразу целый блок текста, выдавая шифротекст после получения всей информации.
Поточный шифр шифрует информацию и выдает шифротекст по мере поступления, таким образом имея возможность обрабатывать текст неограниченного размера используя фиксированный объем памяти.

Естественно, что блочный шифр можно превратить в поточный, разбивая входные данные на отдельные блоки и шифруя их по отдельности.

Предмет манипуляций любого шифра — сообщение, представляющее собой последовательность символов. Символ — минимальная единица информации, над которой работает шифр. Это могут быть буквы иные письменные знаки, или просто цифры, а в компьютерных шифрах это просто биты. Полный набор символов, которыми оперирует шифр называется алфавитом. Не должно смущать то, что в такой алфавит могут входить и знаки препинания, и цифры, а электронные шифры вообще оперируют алфавитом из двух символов, «0» и «1» — для шифра совершенно не важен смысл этих символов. Подвергающееся шифрованию сообщение должно состоять только из символов этого алфавита. Во многих древних шифрах алфавит состоял только из букв, нередко даже отсутствовало обозначение для пробела между словами, в иных могли присутствовать и знаки препинания. Пробелы и знаки препинания при шифровании часто просто выкидывались, в надежде, что адресат поймёт смысл и так, а в других эти знаки просто переносились в шифрограмму незашифрованными. Практически любой, даже самый сложный шифр представляет собой комбинацию простейших. Всего существует два вида простейших шифров, это

шифр замены
шифр перестановки.

Эти шифры дополняют друг друга — первый изменяет символы так, чтобы в них невозможно было узнать символы оригинального сообщения, а второй — переставляет их так, чтобы скрыть позицию исходных символов в шифротексте. Довольно долго использовали для шифрования только один из видов, лишь придумывая различные способы замен и перестановок, а на ЭВМ уже применяются весьма сложные шифры.

Стойкий симметричный шифр представляет собой много проходов (называемых ссылка скрыта) комбинации шифра замены и перестановки, причём часто от раунда к раунду несколько различающихся. Асимметричные шифры здесь стоят несколько в стороне, под них заложен особый математический аппарат и для асимметричного шифра обычно сообщение представляется в виде одного большого числа, над которым производятся математические операции.

4. ПРИМЕРЫ ШИФРОВ

4.1 Великий французский шифр

До 1811 года французы для передачи сообщений использовали простые шифры, получившие известность как petits chiffres. Они были рукописными и расшифровывались в спешке на боле боя. Как правило, это были короткие сообщения, инструкции или приказы, зашифрованные на основе 50 чисел. Весной 1811 года французы стали использовать более сложный код, известный как код португальской армии, который состоял из комбинаций 150 чисел. Сковелл взломал этот код за два дня. В конце 1811 года новые таблицы кодов были разосланы из Парижа всем ведущим французским военным. Они были основаны на дипломатическом коде середины 18 века, и в них использовалось 1400 чисел. Такие таблицы отправлялись вместе с хитроумными сопроводительными документами, призванными запутать врага. Например, в конце сообщения приписывались цифры, лишенные всякого смысла. (Ведь шифровальщики частенько начинали свою работу с конца письма, так как стандартные фразы, которыми обычно заканчивается корреспонденция, проще расшифровать). В течение следующего года Сковелл изучал перехваченные документы французов. Он добился успеха, работая с сообщениями, которые содержали незакодированные слова и фразы, таким образом,что значение зашифрованных кусков текста становилось ясным из контекста. Информация о передвижениях войск, собранная "армией проводников" Сковелла помогала идентифицировать конкретных людей и определять населенные пункты, упоминаемыев зашифрованных письмах. В 1812 году в руках Сковелла оказалось перехваченное письмо Жозефа, адресованное его брату - Наполеону Бонапарту. Сковеллу удалось расшифровать большую часть закодированной информации, касающейся плана военной операции. Это позволило Веллингтону подготовиться к битве, от исхода которой зависело, будут ли французы контролировать Испанию (битва при Витториа 21 июня 1813 года). Той ночью британские отряды захватили экипаж Жозефа Бонапарта и завладели копией Великого французского шифра. В результате шифр наконец был взломан.

4.2 Шифр Нострадамуса

Таинственная личность, уникальный в истории человек Мишель де Нотрдам (Нострадамус) четыре с половиной столетия назад предсказал миру многое, что с ним произойдёт. Почему его творения, называемые центуриями, написаны столь замысловато и туманно? Знаменитый пророк родился во Франции в маленьком городке Салон в провинции Прованс 14 декабря 1503 года. В его роду встречаются еврейские корни. Дед по отцовской линии был крещёным евреем и на французский манер звался Пьер де Нотрдам. Предположительно еврейкой христианского происхождения была мать Мишеля – Рейнер де Сен-Реми. С раннего возраста Мишель де Нотрдам изучал медицину, астрономию и математику. От деда по материнской линии он получал знания по каббале и теории магов. Вдвоём с дедом они нашли архивы античного происхождения, изучив которые Мишель пришёл к выводу, что его призвание – идти стопами ветхозаветных пророков Даниила, Иеремии, Исайи, Иезекииля в шестом тысячелетии от сотворения мира.Получив медицинское образование в Монпелье, Нострадамус отправляется в путешествие, в конце которого оседает в Ажане, где он обзаводится семьёй. Имён его жены и двух детей, которых она подарила Мишелю, история не сохранила, так как судьба их была ужасной – они погибли во время эпидемии чумы.После гибели семьи Нострадамус отправляется в новое путешествие. Он побывал во многих местах Западной и Центральной Европы. В своих занятиях он соединял медицину с астрологией. Астрологические расчёты помогали будущему пророку определять диагноз различных болезней его пациентов. Впоследствии этот опыт помог ему поставить диагноз целому миру, предсказав многое, что с ним произойдёт в будущем. Можно по-разному относиться к пророчествам Нострадамуса. После его смерти нашлась работа для многочисленных толкователей предсказаний. Первым толкователем, возможно, был его сын Цезарь от второго брака, которому Мишель оставил обширное послание.
В этом послании, а также в другом, адресованном королю Генриху Второму, Нострадамус объясняет причины того, почему он нагнал столько тумана в свои пророчества. Его объяснения не лишены логики.
Всякое истинное пророчество вдохновляется Богом. Только он определяет время их исполнения. Вот почему предсказанные события совершаются или не совершаются. То, что идёт от разума, не способно уловить откровений. Лишь дух, питаемый Создателем, способен видеть грядущее и указывать на его события. В послании к Генриху Второму Нострадамус упоминает ещё одну причину таинственности своих предсказаний. Он зашифровал даже адресат этого послания. Номинально письмо адресовано французскому королю Генриху Второму, современнику Мишеля, но фактически автор послания обращается далеко в будущее, к некоему Великому Монарху, призванному сыграть решающую роль в судьбе мира.
Нострадамус просит французского короля защитить его от нападок клеветников и критиканов своих пророчеств, а также давления сильных мира, кого могло бы коснуться его предсказание. Воистину в данном случае можно было сказать: «Нет пророка в своём отечестве». Предсказания проверяются временем. Они могут исполниться, могут не исполниться, в этом заключается их смысл. Бог предупреждает людей через вдохновляемых Им пророков о грядущих опасностях, ибо лишь Ему ведомы пути развития мира, так как Он является первопричиной всех событий.

4.3 Примеры простых шифров

одовая таблица флажковой азбуки

2. Кодовая таблица азбуки Морзе

	0	1	2	3	4	5	6	7	8
0	А	Б	В	Г	Д	Е	Ё	Ж	3
1	И	К	Л	М	Н	О	П	Р	С
2	Т	У	Ф	X	Ц	Ч	Ш	Щ	Ъ
3	Ы	Ь	Э	Ю	Я	_	.	,	?
4	:	;	-	!	»

А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	3	И	К	Л	М	Н	О	П	Р
21	37	14	22	01	24	62	73	46	23	12	08	27	53	35	04
40	26	63	47	31	83	88	30	02	91	72	32	77	68	60	44
10	03	71	82	15	70	11	55	90	69	38	61	54	09	84	45

3. Кодировочная таблица (первая цифра кода — номер строки, вторая — номер столбца)

С	Т	У	Ф	X	Ц	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь	Э	Ю	Я
20	13	59	25	75	43	19	29	06	65	74	48	36	28	16
52	39	07	49	33	85	58	80	50	34	17	56	78	64	41
89	67	93	76	18	51	87	66	81	92	42	79	86	05	57

4. «Шифры замены». Каждая буква алфавита может быть заменена любым числом из соответствующего столбика кодировочной таблицы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, я убедился, что криптография очень интересная наука о шифрах. Она обеспечивает сокрытие смысла сообщения с помощью шифрования и открытие его дешифрованием, которые выполняются по специальным криптографическим алгоритмам с помощью ключей. Современные системы шифрования сделали обмен информацией, гораздо более простым, а значит, и более доступным. Особенно важно это сейчас в эпоху распространения Интернета, электронной почты и мобильной связи. Оставлять все эти огромные потоки информации без защиты просто опасно, а защитить ее традиционными средствами почти невозможно.

В перспективе планируется рассмотреть связь криптографии с ИКТ более подробно.

Библиографический список.

Введение в криптографию /Под ред. В.В. Ященко. СПб.: Питер, 2001.
Математический клуб «Кенгуру» Выпуск № 14. Шифры и математика. Автор. Н.А. Жарковская. Санкт - Петербург, 2006 г.
Я познаю мир: Детская энциклопедия: Математика/ сост. А.П. Савин, В.В. Станцо, А.Ю. Котова. - М,: ООО «Фирма «Издательство АСТ», 1999.
Я.И. Перельман. Живая математика. Математические рассказы и головоломки. ОНТИ. Главная редакция научно-популярной и юношеской литературы. Ленинград, 1935.

5. Кордемский Б.А., Ахадов А.А. Удивительный мир чисел: (Матем. головоломки и задачи для любознательных): Кн. для учащихся. - М.: Просвещение, 1986.

6. Информационные ресурсы:

arod.ru/hist.php

ian.com/security/crypto/intro

	0	1	2	3	4	5	6	7	8
0	А	Б	В	Г	Д	Е	Ё	Ж	3
1	И	К	Л	М	Н	О	П	Р	С
2	Т	У	Ф	X	Ц	Ч	Ш	Щ	Ъ
3	Ы	Ь	Э	Ю	Я	_	.	,	?
4	:	;	-	!	»

А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	3	И	К	Л	М	Н	О	П	Р
21	37	14	22	01	24	62	73	46	23	12	08	27	53	35	04
40	26	63	47	31	83	88	30	02	91	72	32	77	68	60	44
10	03	71	82	15	70	11	55	90	69	38	61	54	09	84	45

С	Т	У	Ф	X	Ц	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь	Э	Ю	Я
20	13	59	25	75	43	19	29	06	65	74	48	36	28	16
52	39	07	49	33	85	58	80	50	34	17	56	78	64	41
89	67	93	76	18	51	87	66	81	92	42	79	86	05	57

	0	1	2	3	4	5	6	7	8
0	А	Б	В	Г	Д	Е	Ё	Ж	3
1	И	К	Л	М	Н	О	П	Р	С
2	Т	У	Ф	X	Ц	Ч	Ш	Щ	Ъ
3	Ы	Ь	Э	Ю	Я	_	.	,	?
4	:	;	-	!	»

А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	3	И	К	Л	М	Н	О	П	Р
21	37	14	22	01	24	62	73	46	23	12	08	27	53	35	04
40	26	63	47	31	83	88	30	02	91	72	32	77	68	60	44
10	03	71	82	15	70	11	55	90	69	38	61	54	09	84	45

С	Т	У	Ф	X	Ц	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь	Э	Ю	Я
20	13	59	25	75	43	19	29	06	65	74	48	36	28	16
52	39	07	49	33	85	58	80	50	34	17	56	78	64	41
89	67	93	76	18	51	87	66	81	92	42	79	86	05	57

Blog

Загадочный

Содержание

МОУ «Козьмодемьянская средняя общеобразовательная школа»

ЗАГАДОЧНЫЙ

МИР ШИФРОВ

4.3 Примеры простых шифров

Писец применил не тайнопись, а воспользовался одним из существенных элементов шифрования — умышленным преобразованием письменных символов.

2.1 Способ тайнописи А. Л. Ордин-Нащокина

2.2 Способ тайнописи В. М. Тяпкина

2.3 Тайнопись из рукописи Н. П. Никифорова

2.4 Способ тайнописи Петра I

2.5 Криптография Первой мировой войны

Армия Российской империи

Флот

3. ТИПЫ ШИФРОВ И МЕТОДЫ ШИФРОВАНИЯ

4.3 Примеры простых шифров

	0	1	2	3	4	5	6	7	8
0	А	Б	В	Г	Д	Е	Ё	Ж	3
1	И	К	Л	М	Н	О	П	Р	С
2	Т	У	Ф	X	Ц	Ч	Ш	Щ	Ъ
3	Ы	Ь	Э	Ю	Я	_	.	,	?
4	:	;	-	!	»

А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	3	И	К	Л	М	Н	О	П	Р
21	37	14	22	01	24	62	73	46	23	12	08	27	53	35	04
40	26	63	47	31	83	88	30	02	91	72	32	77	68	60	44
10	03	71	82	15	70	11	55	90	69	38	61	54	09	84	45

С	Т	У	Ф	X	Ц	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь	Э	Ю	Я
20	13	59	25	75	43	19	29	06	65	74	48	36	28	16
52	39	07	49	33	85	58	80	50	34	17	56	78	64	41
89	67	93	76	18	51	87	66	81	92	42	79	86	05	57