# Занятие 1. Введение в криптографию. ###### tags: `Cryptography and Steganography` ![](https://i.imgur.com/bycvWKD.png) #### Материалы и описание для самостоятельного изучения: - ["Энигма" и квантовый телефон за 30 миллионов рублей](https://topwar-ru.turbopages.org/topwar.ru/s/159785-chto-obschego-u-jenigmy-i-kvantovogo-telefona-za-30-mln-rublej.html) - [История одной из последних роторной шифровальной машины](https://habr.com/ru/post/576602/) - [Квантовая криптография на пальцах](https://habr.com/ru/post/460165/) - [Глухов, Елизаров, Нечаев - "Алгебра"](https://bookree.org/reader?file=551179) - [Алферов, Зубов, Кузьмин, Черемушкин - "Основы криптографии"](https://bookree.org/reader?file=551196) - [Ознакомиться Лось, Нестеренко, Рожков - "Криптографические методы защиты информации"](https://publications.hse.ru/mirror/pubs/share/direct/324982650.pdf) - Википедия, по данной теме на неё имеет смысл заходить ## Что такое криптография ![](https://i.imgur.com/WEVREqF.png) ## Основные методы достижения криптостойкости ![](https://i.imgur.com/Ed1qBEx.png) ## Историческое развитие криптографии ![](https://i.imgur.com/YrIEWMI.png) ### Моноалфавитные шифры \- шифр замещения, в котором для данного ключа алфавит шифра для каждого простого алфавита фиксируется на протяжении всего процесса шифрования. Например, если «A» зашифровано как «D», для любого числа вхождений в этом открытом тексте «A» всегда будет зашифровано до «D». ![](https://i.imgur.com/kXrptUr.png) ### Полиалфавитные шифры \- совокупность шифров простой замены, которые используются для шифрования очередного символа открытого текста согласно некоторому правилу. Суть полиалфавитного шифра заключается в циклическом применении нескольких моноалфавитных шифров к определённому числу букв шифруемого текста. ![](https://i.imgur.com/PLicnix.png) ### Роторноэлектронное шифрование [История одной из последних роторной шифровальной машины](https://habr.com/ru/post/576602/) Главной частью машины является набор вращающихся барабанов (цилиндров), по которым могут проходить электрические импульсы. Каждый барабан имеет 26 входных и 26 выходных контактов, а также внутреннюю проводку, которая соединяет каждый входной контакт с соответствующим только ему выходным контактом (для наглядности на рисунке каждого из барабанов показано только по три внутренних соединения). Если связать входные и выходные контакты с определенными буквами английского алфавита, то каждый барабан будет реализовывать некоторую моноалфавитную подстановку. Для схемы, изображенной на рисунке, если оператор нажмет клавишу, соответствующую букве а, электрический сигнал поступит на первый входной контакт первого барабана и по внутренней проводке потечет к двадцать пятому выходному контакту. Оператор, первый раз нажав букву А получит В, во второй раз он получит E. > В результате прежде чем система начинает повторяться, будет использовано 26 х 26 х 26 = 17 576 различных подстановочных алфавитов. Добавление четвертого и пятого барабанов приведет к увеличению числа задействованных алфавитов до 456 976 и 11 881 376 соответственно. ![](https://i.imgur.com/3ef9LfS.png =x450)![](https://i.imgur.com/JpVaIi0.png =x500) ### Математическая криптография Шифрование с секретным(закрытым) ключом Криптометоды с секретным ключом (или симметричные методы), используют один и тот же ключ для шифрования и дешифрования, поэтому его нужно хранить в секрете от третьих лиц, поскольку, зная ключ и имея соответствующий криптоалгоритм, злоумышленник может дешифровать данные. Симметричные системы отличаются высокой скоростью работы (по сравнению с асимметричными), что позволяет применять их для шифрования крупных объёмов данных. Симметричные криптосистемы делятся в свою очередь ещё на две группы: на блочные и поточные методы. ![](https://i.imgur.com/PmqnkKr.png) ### Современное шифрование Криптографическая система с открытым ключом (разновидность асимметричного шифрования, асимметричного шифра) — система шифрования или электронной подписи (ЭП), при которой открытый ключ передаётся по открытому (то есть незащищённому, доступному для наблюдения) каналу и используется для проверки ЭП и для шифрования сообщения. Для генерации ЭП и для расшифровки сообщения используется закрытый ключ. Криптографические системы с открытым ключом в настоящее время широко применяются в различных сетевых протоколах, в частности, в протоколах TLS и его предшественнике SSL (лежащих в основе HTTPS), в SSH. ![](https://i.imgur.com/mNtJIck.png) ### Квантовое и пост квантовое шифрование **BB84** - первый протокол для квантовой связи Его создатели предложили кодировать данные в квантовых состояниях одиночных фотонов, например, в их поляризации. Как и в случае с другими квантовыми объектами, сам факт измерения обязательно влияет на состояние объекта, следовательно, если кто-то третий попытается “подслушать” передачу фотонов — то есть измерить состояния фотонов, которыми мы обмениваемся, мы обязательно это заметим, потому что изменятся состояния фотонов. Поэтому в теории незаметно подключиться к каналу квантовой передачи данных невозможно в принципе — не позволяют фундаментальные законы квантовой механики (на практике и у этой технологии есть некоторые уязвимости, но об этом ниже в статье). [Квантовая криптография на пальцах](https://habr.com/ru/post/460165/) ![](https://i.imgur.com/nZl91J6.png) ## Скитала Инструмент, используемый для осуществления перестановочного шифрования, в криптографии известный также как шифр Древней Спарты. Представляет собой цилиндр и узкую полоску пергамента, на которой писалось сообщение, обматывавшуюся вокруг него по спирали. Античные греки и спартанцы, предположительно, использовали этот шифр для обмена сообщениями во время военных кампаний. Главная деталь такой системы — стержень или конус определенного диаметра. На него наматывали длинную полоску бумаги, на витках которой записывали текст. Затем бумагу снимали и отправляли, скажем, в другой город, где получатель имел цилиндр или конус аналогичной формы. Намотав такую бумагу на такой стержень, человек мог прочитать послание. [Статья на хабре "Математический гений в криптографии: от сцитала до RSA"](https://habr.com/ru/company/leader-id/blog/532474/) ![](https://i.imgur.com/7QZTTVC.jpg) ## Энигма Эни́гма (Enigma) — портативная шифровальная машина, использовавшаяся для шифрования секретных сообщений. Более точно, Энигма — целое семейство электромеханических роторных машин, применявшихся с 20-х годов XX века. Подробнее об устройстве и современных проблемах криптографии читайте статью ["Энигма" и квантовый телефон за 30 миллионов рублей](https://topwar-ru.turbopages.org/topwar.ru/s/159785-chto-obschego-u-jenigmy-i-kvantovogo-telefona-za-30-mln-rublej.html) ![](https://i.imgur.com/9hIdwG6.png) ## [Симулятор Энигмы](https://drive.google.com/file/d/1WtP5_b0xPJSdP4CtAumMhF2i5VK96M_d/view) ![](https://i.imgur.com/zakKHeR.png) ## Домашнее задание Сдавать преподавателю в лс ВКонтакте - [Кирилл Комогоров](https://vk.com/komogorov_kirill) - Понять что за шифр и декодировпть сообщение synt{Lbh ner terngr!} - Написать на любом языке программирования реализацию афинного шифра *Домашка по желанию - Изучить дополнительные материалы - Отправить скриншот составления шифра на [Симуляторе Энигмы](https://drive.google.com/file/d/1WtP5_b0xPJSdP4CtAumMhF2i5VK96M_d/view)