История развития криптографии реферат
Обновлено: 04.07.2024
Данная исследовательская работа актуальна для учащихся средних и старших классов. Она включает основные и базовые шифры, а также затрагивает историю шифрования.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| kriptografiya.doc | 539 КБ |
Предварительный просмотр:
Муниципальное образовательное учреждение
Котляревская Анна Эдуардовна
Руководитель: Фетисова Елена Дмитриевна
Введение в науку и основные понятия криптографии
История развития шифрования
Виды шифрования и шифров
Шифрование данных на компьютере
Перспективы развития криптографии
Целью моей работы является формирование представлений об истории развития криптографии и исследование различных типов шифров и задач.
Задачами работы являются:
1. Изучить историю развития криптографии.
- Рассмотреть различные типы шифров и соответствующих задач.
- На основе изученного материала разработать свой метод шифрования.
- Сделать выводы.
Введение в науку и основные понятия криптографии
История развития шифрования
Виды шифрования и шифров
Шифрование данных на компьютере
Перспективы развития криптографии
Как бы ни было много сделано, ни одна из наук не собирается останавливаться в своем развитии. Так и в области криптологии постоянно ведутся исследования. Часть проводимых работ относится к криптоанализу — вопросами проверки стойкости алгоритмов и поиском методов их взлома занимаются ведущие мировые криптографы. Но не прекращаются и усилия по созданию новых методов для защиты информации.
Несмотря на то, что существующие криптографические алгоритмы способны обеспечить достаточно высокий уровень безопасности, чтобы защитить данные от любого противника на сотни лет, новые шифры продолжают появляться. Так сравнительно недавно появилась группа неплохих алгоритмов, ставших финалистами конкурса AES.
Иногда новые алгоритмы должны работать в специальных условиях (мало памяти, ограниченный набор команд), иногда требуется увеличить производительность без снижения стойкости. Работы по созданию новых симметричных шифров ведутся постоянно, но значительного изменения состава широко применяемых симметричных криптографических алгоритмов, наверное, уже не произойдет. Все-таки симметричные шифры — одна из самых древних и хорошо изученных областей криптографии.
А вот в криптографии с открытым ключом до сих пор много чего не сделано. Хорошо проверенные методы, такие как RSA, требуют выполнения значительных объемов вычислений и оперируют блоками большого размера. И с увеличением минимальной рекомендованной длины ключа вследствие прогресса вычислительной техники и методов взлома накладные расходы растут очень быстро. Так что поиск более технологичных решений, способных обеспечить высокий уровень безопасности, может, в конце концов, привести к появлению принципиально новых алгоритмов.
Еще одна из плохо проработанных задач — это источники случайности для генераторов псевдослучайных чисел. Но поиск новых источников вряд ли относится к задачам криптографии. А вот оценка объема действительно случайной информации, получаемой из каждого источника, вполне заслуживает исследования.
Для специалистов в области защиты информации постоянно остается актуальной задача разработки альтернативных систем.
При этом главными остаются проблемы существования односторонней функции и функции с секретом. Здесь следует выделить следующие направления исследований:
1. Глобальная теоретическая идея построения новых асимметричных криптосистем, заключающаяся в попытке порождения функций с секретом с помощью "маскирования" простых задач под сложные (NP-полные). Было предложено много вариантов, но все они оказались нестойкими.
2. Схема открытого распределения ключей с использованием некоммутативных групп, предложенная лабораторией МГУ по математическим проблемам криптографии в 1993 году. Это явилось принципиально новым подходом к данной задаче. Однако до сегодняшнего дня практически реализуемых схем, основанных на этих идеях, не предложено.
3. После того, как Сидельников и Шестаков, используя быстрые алгоритмы декодирования, показали, что одна из схем типа МакЭлиса (схема Нидеррайтера) - нестойкая, был предложен ряд вариантов схемы на основе теоретико-кодовых конструкций. Практического применения не нашла ни одна из них либо в силу своей громоздкости, либо в силу того, что ее стойкость вызывает большие сомнения у специалистов.
4. С начала 90-х годов широко обсуждается возможность реализации протоколов асимметричной криптографии на основе квантово-механических эффектов.[12]
В практической части своей работы я хотела бы представить разработанный мной шифр.
Дана таблица с цифрами, которая выглядит следующим образом:
Содержание работы
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..………3
1. Теоретическая часть…………………………………………………..……..…5
Введение…………………………………………………………….….…. 5
1.1. Собственно о шифровании…….…………………..………..…. …..6
1.2. Хэш-функции и совсем чуть-чуть об электронной подписи…. …11
1.3. Системы идентификации и аутентификации……………………. 13
Заключение……………………………………………….………….……18
2. Практическая часть……………………………………………………..…….15
2.1. Общая характеристика задачи……………………………………….15
2.2. Описание алгоритма решения задачи……. ……………..…….…. 17
Список литературы…………………………………………………….……….23
Содержимое работы - 1 файл
информатика.doc
Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Всероссийский заочный финансово-экономический институт
Филиал в г. Туле
Тема 45. История развития криптографии.
Выполнила: студентка 2 курса
Проверил: Евсюков В. В.
1.1. Собственно о шифровании…….…………………..………..….. . …..6
1.2. Хэш-функции и совсем чуть-чуть об электронной подписи…. …11
1.3. Системы идентификации и аутентификации……………………. 13
2.1. Общая характеристика задачи……………………………………….15
2.2. Описание алгоритма решения задачи……. ……………..…….…. 17
На сегодняшний день криптографические методы применяются для идентификации и аутентификации пользователей, защиты каналов передачи данных от навязывания ложных данных, защиты электронных документов от копирования и подделки.
В данной работе нас будет интересовать история развития криптографии. Также рассмотрим, какие существуют криптосистемы и криптоалгоритмы, реализованные с использованием компьютера. В работе не будут рассмотрены методы шифрования с использованием шифроблокнотов или специальной шифровальной техники как в силу недостатка открытой информации об этих методах, так и в силу недоступности такого оборудования массовому потребителю.
В практической части рассмотрена задача (Вариант 20), о предоставлении услуг доступа к сети Интернет и приведен алгоритм ее решения с использованием MS Excel 2007.
Работа выполнена на компьютере:
2.80GHz 2.80 ГГц 512 МБ ОЗУ
Microsoft Windows XP
1. Теоретическая часть.
Криптография в прошлом использовалась лишь в военных целях. Однако сейчас, по мере образования информационного общества, криптография становится одним из основных инструментов, обеспечивающих конфиденциальность, доверие, авторизацию, электронные платежи, корпоративную безопасность и бесчисленное множество других важных вещей. Справедливости ради надо отметить, что криптография — не панацея от всех бед. Криптографические методы могут помочь обеспечить безопасность, но только на эти методы надеяться не следует. Криптографические методы могут применяться для решений следующих проблем безопасности:
конфиденциальности передаваемых/хранимых данных
целостности хранимых и передаваемых данных
обеспечения подлинности документов Базовых методов преобразования информации, которыми располагает криптография, немного, среди них:
- шифрование (симметричное и несимметричное)
- генерация электронной цифровой подписи
- генерация последовательности псевдослучайных чисел.
1.1. Собственно о шифровании.
относительно быстро (в вычислительном плане) расшифровать текст. При этом надо заметить, что в целом процесс шифрования расшифрования с использованием пары ключей проходит на два-три порядка медленнее, чем шифрование расшифрование того же текста симметричным алгоритмом.
Проблема защиты информации путем ее преобразования, исключающего ее прочтение посторонним лицом, волновала человеческий ум с давних времен. История криптографии - ровесница истории человеческого языка. Более того, первоначально письменность сама по себе была своеобразной криптографической системой, так как в древних обществах ею владели только избранные. Священные книги древнего Египта, древней Индии тому примеры. История человеческой цивилизации стала также историей создания систем безопасной передачи информации. Искусство шифрования и тайной передачи информации было присуще практически всем государствам. Криптография в прошлом использовалась, прежде всего, в военных целях. Однако сейчас, по мере образования информационного общества, криптография становится одним из основных инструментов, обеспечивающих конфиденциальность, доверие, авторизацию, корпоративную безопасность и бесчисленное множество других важных вещей. Практическое применение криптографии стало неотъемлемой частью жизни современного общества — её используют в таких отраслях как электронная коммерция, электронный документооборот (включаяцифровые подписи), телекоммуникации и других. Очень быстро после распространения компьютеров в деловой сфере практическая криптография сделала в своем развитии огромный скачок, причем сразу по нескольким направлениям:
во-первых, были разработаны стойкие блочные шифры с секретным ключом, предназначенные для решения классической задачи - обеспечения секретности и целостности передаваемых или хранимых данных, они до сих пор остаются "рабочей лошадкой" криптографии, наиболее часто используемыми средствами криптографической защиты;
во-вторых, были созданы методы решения новых, нетрадиционных задач сферы защиты информации, наиболее известными из которых являются задача подписи цифрового документа и открытого распределения ключей.
Целью этого реферата является углубленный анализ истории криптографии с древних времен до настоящего времени, и определение ее влияние и место в математике в целом.
Были поставлены следующие задачи: выяснить способы периодизации развития криптографии, проанализировать ее методы в разных периодах истории человечества. Также задачей реферата являлась описания самых значимых шифров и их влияние на развитие криптографии.
В историко-математической литературе данная тема достаточно хорошо проработана, так как изучение истории криптографии необходимо для черпания идей и для ее развития в настоящем. С другой стороны, сама информация всегда обладала некоторой конфиденциальностью, и поэтому не всегда и сразу была доступна интересующему читателю.
Периоды развития и этапы криптографии.
История криптографии насчитывает около 4 тысяч лет. В качестве основного критерия периодизации криптографии возможно использовать технологические характеристики используемых методов шифрования. В данном реферате будем придерживаться такой периодизации.
Первый период (приблизительно с 3-го тысячелетия до н.э.) характеризуется господством моноалфавитных шифров (основной принцип – замена алфавита исходного текста другим алфавитом через замену букв другими буквами или символами).
Второй период (хронологические рамки – с IX века на Ближнем Востоке (Ал-Кинди) и с XV века в Европе (Леон Баттиста Альберти) – до начала XX века) ознаменовался введением в обиход полиалфавитных шифров.
Третий период (с начала и до середины XX века) характеризуется внедрением электромеханических устройств в работу шифровальщиков. При этом продолжалось использование полиалфавитных шифров.
Современный период развития криптографии (с конца 1970-х годов по настоящее время) отличается зарождением и развитием нового направления – криптография с открытым ключом. Её появление знаменуется не только новыми техническими возможностями, но и сравнительно широким распространением криптографии для использования частными лицами (в предыдущие эпохи использование криптографии было исключительной прерогативой государства). Правовое регулирование использования криптографии частными лицами в разных странах сильно различается – от разрешения до полного запрета.
Историю криптографии условно можно также разделить на 4 этапа [2].
Для наивной криптографии (до нач. XVI века) характерно использование любых (обычно примитивных) способов запутывания противника относительно содержания шифруемых текстов. На начальном этапе для защиты информации использовались методы кодирования и стеганографии, которые родственны, но не тождественны криптографии. Большинство из используемых шифров сводились к перестановке или моноалфавитной подстановке. Одним из первых зафиксированных примеров является шифр Цезаря, состоящий в замене каждой буквы исходного текста на другую, отстоящую от нее в алфавите на определенное число позиций. Другой шифр, полибианский квадрат, авторство которого приписывается греческому писателю Полибию , является общей моноалфавитной подстановкой, которая проводится с помощью случайно заполненной алфавитом квадратной таблицей (для греческого алфавита размер составляет 5x5). Каждая буква исходного текста заменяется на букву, стоящую в квадрате снизу от нее.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Шифрование информации
По дисциплине: Информатика
Среди всего спектра методов защиты данных от нежелательного доступа особое место занимают криптографические методы. В отличие от других методов, они опираются лишь на свойства самой информации и не используют свойства ее материальных носителей, особенности узлов ее обработки, передачи и хранения. Образно говоря, криптографические методы строят барьер между защищаемой информацией и реальным или потенциальным злоумышленником из самой информации. Конечно, под криптографической защитой в первую очередь – так уж сложилось исторически – подразумевается шифрование данных. Раньше, когда эта операция выполнялось человеком вручную или с использованием различных приспособлений, и при посольствах содержались многолюдные отделы шифровальщиков, развитие криптографии сдерживалось проблемой реализации шифров, ведь придумать можно было все что угодно, но как это реализовать. [4]
Цель исследования : является, распространить истоки шифрования информации и создание рабочего алгоритма шифрования на языке программирования .
Задачи исследования :
Изучение истории появления шифрования информации.
Создать алгоритм шифрования на языке программирования.
Имеются свидетельства, что информацию пытались зашифровать уже с самого появления письменности. Известным применением криптографии считается применение иероглифов в Древнем Египте. Однако, применение криптографии, скорее всего, было обоснованно не стремлением затруднить чтение текста, а превзойти других писцов в остроумии и изобретательности. В священных иудейских книгах применялся метод шифрования под названием Атбаш, который состоял в замене букв.
Как некий прообраз современной двоичной системы можно считать квадрат Полибия, изобретенный в Древней Греции. В нём буквы алфавита записывались в квадрат 5 на 5, после чего передавались номер строки и столбца, соответствующие символу исходного текста.
Самым известным криптографом XVI века можно назвать Блеза де Виженера. В его шифре использовалось многократное применение метода сдвига (шифр сдвига - один из самых простых и наиболее широко известных методов шифрования) с различными значениями сдвига. Для зашифровывания может использоваться таблица алфавитов, называемая tabula recta или квадрат Виженера.
В наше же время, после резкого скачка в развитии компьютерной техники, возросли не только потребности в шифровании, но и возможности в развитии криптографии. Современные мощные компьютеры и программы шифрования способны обеспечить высочайший уровень сокрытия информации и главным инструментом преодоления этой защиты является использования человеческого фактора.
Использование криптографии в коммерческих целях привело к появлению новой валюты – всем известных BitCoin. Эта валюта никак не контролируется государством, что и привело к ее популярности. Биткоин - виртуальная валюта, которую существует в сети и ее можно обменять на реальные деньги. [2]
Криптография (от греческого krypts - скрытый и gr a phein - писать) - наука о математических методах обеспечения конфиденциальности (невозможности прочтения информации посторонним) и аутентичности (целостности и подлинности авторства) информации. Развилась практической необходимости передавать важные сведения надежным образом. Для математического анализа криптография использует инструментарий абстрактной алгебры.
Во время Первой Мировой Войны криптография активно использовалась в ведении боевых действий. Лидерами в этой области были Россия и Франция, но свои наработки имели и другие страны, в том числе Англия и Германия. Возможно, самым известным случаем применения является телеграмма Циммермана. Она была перехвачена и расшифрована британским криптографическим отделом “Комната №40”. Текст этой телеграммы позволил США обосновать объявление войны Германии и вступить в боевые действия на стороне союзников.
Касательно американской М-209, она являлась модификацией шифровальной машины С-36 с использованием колесной системы. Главными преимуществами М-209 являлись ее независимость от наличия электрического тока и надежность. [1]
Для современной криптографии характерно использование открытых алгоритмов шифрования, предполагающих использование вычислительных средств. Известны алгоритмы шифрования, которые при использовании ключа достаточной длины и корректной реализации алгоритма, криптографически стойки.
Очевидно, что в каких-либо целях людям требуется обойти шифрование. Наука, которая изучает методы расшифровки зашифрованной информации без предназначенного для такой расшифровки ключа, называется криптоанализом, а удачной раскрытие шифра – взломом или вскрытием. Первоначально методы криптоанализа основывались на лингвистических закономерностях естественного текста и реализовывались с использованием только карандаша и бумаги. Со временем в криптоанализе нарастает роль чисто математических методов, для реализации которых используются специализированные криптоаналитические компьютеры. [3]
Хорошие криптографические системы создаются таким образом, чтобы сделать их вскрытие как можно более трудным делом. Можно построить системы, которые на практике невозможно вскрыть (хотя доказать сей факт обычно нельзя). При этом не требуется очень больших усилий для реализации. Единственное, что требуется - это аккуратность и базовые знания. Нет прощения разработчику, если он оставил возможность для вскрытия системы. Все механизмы, которые могут использоваться для взлома системы надо задокументировать и довести до сведения конечных пользователей.
Таким образом, подводя итоги исследования выявлено, что :
История появления очень интересна и достаточно понятна, она мотивирует дальше изучать, читать и набираться знаний чтобы в дальнейшем быть умнее и помогать другим людям;
Существует достаточно много алгоритмов с помощью которых можно шифровать разными способами.
Читайте также: