Что такое шифр кратко

Обновлено: 03.07.2024

3. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ ШИФРОВ

3.1. Основные термины и определения

Под шифром понимается совокупность методов и способов обратимого преобразования информации с целью ее защиты от несанкционированного доступа (обеспечения конфиденциальности информации).

Составными элементами шифра являются:

- алгоритмы криптографического преобразования (зашифрования и дешифрования);

Алгоритм криптографического преобразования — набор правил (инструкций), определяющих содержание и порядок операций по шифрованию и дешифрованию информации.

Используя понятие ключа, процессы шифрования и дешифрования можно описать в виде соотношений:

- общедоступные кодовые системы, предназначенные для преобразования информации в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической обработки (азбука Морзе, Unicode, штрихкод);

Параллельно с этим развивается теория кодирования - научное направление, которое разрабатывает и изучает методы защиты информации от случайных искажений в каналах связи. Таким образом, в настоящее время, термины кодирование и шифрование применяются для обозначения самостоятельных научных направлений и употреблять их как синонимы некорректно.

Следует отметить, что исторически в криптографии закрепились некоторые военные слова (противник, атака на шифр и др.) Они наиболее точно отражают смысл некоторых криптографических понятий [9].

Однако помимо перехвата и вскрытия шифра противник может пытаться получить защищаемую информацию многими другими способами. Наиболее известным из таких способов является агентурный, когда противник каким-либо путем склоняет к сотрудничеству одного из законных пользователей и с помощью этого агента получает доступ к защищаемой информации. В такой ситуации криптография бессильна.

Противник может попытаться не получить, а уничтожить или модифицировать защищаемую информацию в процессе ее передачи. Это - совсем другой тип угроз для информации, отличный от перехвата и вскрытия шифра. Для защиты от таких угроз разрабатываются свои специфические методы.

Следовательно, на пути от одного законного пользователя к другому информация должна защищаться различными способами, противостоящими различным угрозам. В данной ситуации, противник будет стремиться найти самое слабое звено, чтобы с наименьшими затратами добраться до информации. А значит, и законные пользователи должны учитывать это обстоятельство в своей стратегии защиты: бессмысленно делать какое-то звено очень прочным, если есть заведомо более слабые звенья.

Что касается применения конкретных криптографических методов, то следует отметить, что не существует единого шифра, подходящего для всех случаев. Выбор способа шифрования зависит:

- от вида защищаемой информации (документальная, телефонная, телевизионная, компьютерная и т.д.);

- от объема и требуемой скорости передачи шифрованной информации;

- от ценности защищаемой информации (некоторые тайны [например, государственные, военные и др.] должны сохраняться десятилетиями, а некоторые [например, биржевые] - уже через несколько часов можно разгласить);

- от возможностей владельцев секретной информации, а также от возможностей противника (одно дело - противостоять одиночке, а другое дело - мощной государственной структуре).

Процесс криптографического закрытия данных может осуществляться как программно, аппаратно, так и иными способами. Аппаратная реализация отличается существенно большей стоимостью, однако ей присущи и преимущества: высокая производительность, простота, защищенность и т.д. Программная реализация более практична, допускает известную гибкость в использовании.

3.2. Основные требования, предъявляемые к криптосистемам

Для современных криптографических систем можно сформулировать следующие требования:

- сложность и трудоёмкость процедур шифрования и дешифрования должны определяться в зависимости от требуемого уровня защиты информации (необходимо обеспечить надежную защиту информации);

- временные и стоимостные затраты на защиту информации должны быть приемлемыми при заданном уровне ее секретности (затраты на защиту не должны быть чрезмерными);

- количество всех возможных ключей шифра должно быть таковым, чтобы их полный перебор с помощью современных информационных технологий (в т.ч. и распределенных вычислений) был невозможен за приемлемое для противника время;

- любой ключ из множества возможных должен обеспечивать надежную защиту информации;

3.3. Классификация шифров

Существует несколько классификаций шифров. Рассмотрим некоторые из них.

Рис.3.1. Классификация шифров

На рисунке серым фоном представлены подгуппы шифров, которые не образуют полную вышележащую группу шифров, но получившие широкое применение на практике и описаны в настоящем курсе лекций.

В следующий таблице приведена краткая характеристика типов шифров.

Таблица 3.1. Типы шифров

*) Некоторые шифры (в частности асимметричные) допускают выполнение процедур преобразования как в потоковом, так и в блочном режиме.

Важным параметром любого шифра является ключ — параметр криптографического алгоритма, обеспечивающий выбор одного преобразования из совокупности преобразований, возможных для этого алгоритма. В современной криптографии предполагается, что вся секретность криптографического алгоритма сосредоточена в ключе, но не деталях самого алгоритма (принцип Керкгоффса).

Не стоит путать шифр с кодированием - фиксированным преобразованием информации из одного вида в другой. В последнем отсутствует понятие ключа и не выполняется принцип Керкгоффса. В наше время кодирование практически не используется для защиты информации от несанкционированного доступа, а лишь от ошибок при передаче данных (помехоустойчивое кодирование) и других целях, не связанных с защитой.

Содержание

Типы шифров

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

использует один ключ для шифрования и дешифрования. использует два различных ключа.

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

шифрует сразу целый блок текста, выдавая шифротекст после получения всей информации. 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.

Также существуют неиспользуемые сейчас подстановочные шифры, обладающие в своём большинстве, слабой криптостойкостью.

Асимметричные шифры

Симметричные шифры

Блочные шифры

Поточные шифры

Примечания

↑ Брюс Шнайер. Прикладная криптография. 2-е изд. Протоколы, алгоритмы и исходные тексты на языке Си. Глава 2.7 Цифровые подписи и шифрование.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Шифр" в других словарях:

шифр — шифр, а … Русский орфографический словарь

шифр — шифр/ … Морфемно-орфографический словарь

шифр — а, м. chiffre m. 1. Система условных знаков для секретного письма, читаемого с помощью ключа. Буквенный шифр. Числовой шифр. БАС 1. Между письмами из Гданска перехвачен один штафет, .. однако ж в цифре, коего здесь никто дешифровать не нашелся в… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

шифр — сущ., м., употр. сравн. часто Морфология: (нет) чего? шифра, чему? шифру, (вижу) что? шифр, чем? шифром, о чём? о шифре; мн. что? шифры, (нет) чего? шифров, чему? шифрам, (вижу) что? шифры, чем? шифрами, о чём? о шифрах 1. Шифром называется… … Толковый словарь Дмитриева

ШИФР — (фр.). Вензель государыни, который получают при выпуске первые ученицы в институтах. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ШИФР 1) условная азбука, непонятная никому из непосвященных; однако, все таки… … Словарь иностранных слов русского языка

шифр — а; м. [франц. chiffre] 1. Система условных знаков секретного письма для передачи секретной информации. Цифровой, буквенный ш. Ключ к шифру. Сложный ш. Пользоваться шифром. Ш. дипломатической переписки. 2. Условный регистрационный знак на книгах,… … Энциклопедический словарь

Шифр КФ — (Классификация ферментов) или код фермента это классификационный номер фермента по международной иерархической классификации. Принятая система классифицирует ферменты по группам и индексирует индивидуальные ферменты, что важно для… … Википедия

шифр — кодекс, код; шифра, знак; тайнопись, вензель Словарь русских синонимов. шифр 1. код см. также тайнопись 2. см. вензель … Словарь синонимов

ШИФР — (франц. chiffre) ..1) совокупность условных знаков (условная азбука из цифр или букв) для секретной переписки дипломатических представителей со своими правительствами, а также в вооруженных силах для передачи текста секретных документов по… … Большой Энциклопедический словарь

ШИФР — ШИФР, шифра, муж. (франц. chiffre цифра). 1. Вензель, составленный из инициалов (устар.). || знак отличия в виде вензеля царицы высшая награда отлично окончившим курс институткам (дорев.). Кончить с шифром. 2. Условная азбука для секретного… … Толковый словарь Ушакова

ШИФР — ШИФР, а, муж. 1. То же, что вензель (устар.). 2. Система знаков для секретного письма. Цифровой, буквенный ш. Ключ к шифру. 3. Регистрационный условный знак на книгах, рукописях, документах. | прил. шифровой, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И … Толковый словарь Ожегова

В данной статье мы рассмотрим наиболее популярные способы шифрования, а следующим шагом будет изучение основ криптографии.

Стандартные шифры

Сумели? Напишите в комментариях, что у вас получилось.

Шифр транспонирования

Ещё можно использовать столбчатый шифр транспонирования, в котором каждый символ написан горизонтально с заданной шириной алфавита, а шифр создаётся из символов по вертикали. Пример:

Из этого способа мы получим шифр holewdlo lr. А вот столбчатая транспозиция, реализованная программно:

Азбука Морзе

В азбуке Морзе каждая буква алфавита, цифры и наиболее важные знаки препинания имеют свой код, состоящий из череды коротких и длинных сигналов:
Чаще всего это шифрование передаётся световыми или звуковыми сигналами.

Шифр Цезаря

Это не один шифр, а целых 26, использующих один принцип. Так, ROT1 — лишь один из вариантов шифра Цезаря. Получателю нужно просто сообщить, какой шаг использовался при шифровании: если ROT2, тогда А заменяется на В, Б на Г и т. д.

А здесь использован шифр Цезаря с шагом 5:

Моноалфавитная замена

Коды и шифры также делятся на подгруппы. Например, ROT1, азбука Морзе, шифр Цезаря относятся к моноалфавитной замене: каждая буква заменяется на одну и только одну букву или символ. Такие шифры очень легко расшифровываются с помощью частотного анализа.

Шифр Виженера

Чтобы расшифровать шифр Виженера, для начала угадывают длину кодового слова и применяют частотный анализ к каждой n-ной букве послания.

Попробуйте расшифровать эту фразу самостоятельно:

Подсказка длина кодового слова — 4.

Шифр Энигмы

Есть несколько колёс и клавиатура. На экране оператору показывалась буква, которой шифровалась соответствующая буква на клавиатуре. То, какой будет зашифрованная буква, зависело от начальной конфигурации колес.

Цифровые шифры

В отличие от шифровки текста алфавитом и символами, здесь используются цифры. Рассказываем о способах и о том, как расшифровать цифровой код.

Двоичный код

Шифр A1Z26

Это простая подстановка, где каждая буква заменена её порядковым номером в алфавите. Только нижний регистр.

Попробуйте определить, что здесь написано:

Шифрование публичным ключом

Алгоритм шифрования, применяющийся сегодня буквально во всех компьютерных системах. Есть два ключа: открытый и секретный. Открытый ключ — это большое число, имеющее только два делителя, помимо единицы и самого себя. Эти два делителя являются секретным ключом, и при перемножении дают публичный ключ. Например, публичный ключ — это 1961, а секретный — 37 и 53.

Как-то RSA выделила 1000 $ в качестве приза тому, кто найдет два пятидесятизначных делителя числа:

Как расшифровать код или шифр?

Для этого применяются специальные сервисы. Выбор такого инструмента зависит от того, что за код предстоит расшифровать. Примеры шифраторов и дешифраторов:

Прежде всего, разберемся в терминологии.

Ключ — это компонент, на основе которого можно произвести шифрование или дешифрование.

Шифр Атбаша

Например, есть у нас алфавит, который полностью соответствует обычной латинице.

И теперь пишем нужное сообшение на исходном алфавите и алфавите шифра

Шифр Цезаря

Опять же, для наглядности, возьмем латиницу

И теперь сместим вправо или влево каждую букву на ключевое число значений.

Например, ключ у нас будет 4 и смещение вправо.

Исходный алфавит: a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
Зашифрованный: w x y z a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v

Шифруем его и получаем следующий несвязный текст:

Шифр Вернама (XOR-шифр)

Исходный алфавит — все та же латиница.

XOR принимает сигналы (0 или 1 каждый), проводит над ними логическую операцию и выдает один сигнал, исходя из входных значений.

Если все сигналы равны между собой (0-0 или 1-1 или 0-0-0 и т.д.), то на выходе получаем 0.
Если сигналы не равны (0-1 или 1-0 или 1-0-0 и т.д.), то на выходе получаем 1.

Переведем их в бинарный код и выполним XOR:

В данном конкретном примере на месте результирующих символов мы увидим только пустое место, ведь все символы попали в первые 32 служебных символа. Однако, если перевести полученный результат в числа, то получим следующую картину:

С виду — совершенно несвязный набор чисел, но мы-то знаем.

Шифр кодового слова

Например, возьмем для разнообразия, кириллический алфавит.

Теперь вписываем данное слово в начале алфавита, а остальные символы оставляем без изменений.

Получим в итоге следующий нечитаемый бред:

Шифр Плейфера

Сначала поступаем как с предыдущим шифром, т.е. уберем повторы и запишем слово в начале алфавита.

Разобьем его на биграммы, т.е. на пары символов, не учитывая пробелы.

Шифрование выполняется по нескольким несложным правилам:

1) Если символы биграммы находятся в матрице на одной строке — смещаем их вправо на одну позицию. Если символ был крайним в ряду — он становится первым.

Например, EH становится LE.

2) Если символы биграммы находятся в одном столбце, то они смещаются на одну позицию вниз. Если символ находился в самом низу столбца, то он принимает значение самого верхнего.

Например, если бы у нас была биграмма LX, то она стала бы DL.

3) Если символы не находятся ни на одной строке, ни на одном столбце, то строим прямоугольник, где наши символы — края диагонали. И меняем углы местами.

Например, биграмма RA.

Поздравляю. После прочтения этой статьи вы хотя бы примерно понимаете, что такое шифрование и знаете как использовать некоторые примитивные шифры и можете приступать к изучению несколько более сложных образцов шифров, о которых мы поговорим позднее.

Читайте также: