Криптография

Криптографиялық әдістер ақпаратты қорғаудағы ең тиімді әдістердің бірі болып табылады.

Кез келген криптографиялық әдіс мынандай пайдаланушылармен  берік және көп еңбек сіңірумен  сипатталады.

• Әдіс беріктігі – ең алғашқы мәтінді ашуға болатын статикалық сараптама, ең аз көлемді шифрленген мәтін. Осылай шифр беріктігі кілт қолданылатын кезде шифрленген ақпараттың мүмкін көлемін анықтайды.
• Әдістің көп еңбек сіңірулігі бастапқы мәтіннің бір символын шифрлеуге қажет элементар операциялар санымен анықталады.

 

Криптоалгоритмнің классификациясы

       Барлық  криптоалгоритмнің классификациясының басты схемасы келесілер болып  табылады:

1. Құпия жазу

Жіберуші  және алушы хабарға өздеріне ғана белгілі өзгеріс енгізеді. Басқаларға шифрлеу алгоритмі де белгісіз. Құпия  жазу криптография болып табылмайды.

2. Кілттік криптография.

Жіберілетін мәліметтерге әсер ету алгоритмі  басқаларға да белгілі, кілттің кейбір жіберуші мен алушыға ғана белгілі  параметрлерге қатысьты.

Симметриялық  криптоалгоритмдер хабарды шифрлеуге  және шифрден алу үшін ақпараттың бірдей блогы (кілті) пайдаланылады.

Симметриялық  емес криптоалгоритмдер.

Хабарды шифрлеу үшін бір ашық кілт қолданылады, яғни білгісі келетіндердің бәріне белгілі, ал шифрді алу үшін – басқа  жабық алушыға ғана белгілі.

Стеганография

       Бұл жасандылық негізінде құпия хабардың барлығын жасыру жатыр. Бұл жерде “салынған хабарлар”, қажетсіз сөздер тіпті басқа мағына беретіндей қорғалған қабатпен жабылған жазба қолданылуы мүмкін.

Компьютерлік  стеганграфия екі принципте базаландырылады:

• Абсолютті нақтылықты қажет ететін мәліметтердің басқа түрінен өзгеше өзінің функционалдығын жоғалтпай қандай да бір сатыда бейне өзгеріс болатын нөмірленген сурет немесе дыбыс;
• Адамның сезу мүшесінің қабілетсіздігін, яғни суреттің түсінің өзгергенін немесе дыбыс сапасының өзгергенін айыра алмауы.

Симметриялық  криптоалгоритмдер

       Бұл жерде жіберушінің шифрлеуінде  және алушының шифрді алуында бір  кілт қолданылады. Шифрлеуші ашық мәтіннің функциясы болатын шифрограмма  құрайды. Өзгерту кілтінің нағыз  түрі құпия кілтпен анықталады. Хабар алушының шифр алушысы шифрлеуде жасалған өзгеріске қарама-қарсы өзгерісті орындайды. Құпия кілт құпияда сақталады және коммерциялық бәсекелестіктің немесе қарсыластың криптоаналитикпен кілтті білмес үшін канал бойынша алушыға хабар жіберіледі.

         
 
 

       

       

       

       

       

 
 

Симметриялық  емес криптоалгоритмдер

Симметриялық  емес криптоалгоритмдер қолдану  кезінде алушы басында ашық канал  бойынша жіберушіге ашық кілтті береді, жіберуші сол арқылы ақпаратты шифрлейді. Алушы ақпаратты алу кезінде оны екінші құпия кілттің көмегімен шифрден алып тастайды. Қарсыластың криптоаналитиктің ашық кілтін білуі жабық хабарды алдыра алмайды, себебі ол тек екінші құпия кілтпен ғана алынады. Сонымен қатар, екінші  кілтті ашық кілттің көмегімен біле алмайды. 

Ақпаратты  криптографиялық классификациялық жабу әдістері

    Мінездеменің  әсер етуінен мәліметтер алгоритмдері мыналарға бөлінеді:

1. Шифрлеу
1. Орынауыстыру (ауыстыру):
• Біралфавитті
• Қарапайым бірпішінді көпалфавитті
• Монофониялық бірпішінді көпалфавитті
• Көппішінді көпалфавитті.
2. Алмастыру:
• Қарапайым
• Кесте бойынша қиындатылған
• Маршрут бойынша қиындатылған
3. Гаммалау:
• Ақырғы қысқа гаммамен
• Ақырғы ұзын гаммамен
• шексіз гаммамен
4. Аналитикалық ауыстыру
• Матрицалық
• Ерекше тәуелділікпен
5. Комбинирланған:
• ауыстыру+алмастырып қою
• ауыстыру +гаммалау
• алмастырып қою + гаммалау
• гаммалау + гаммалау

2. Кодтау:

• Мағыналы(арнайы кесте арқылы)
• Символды (кодталған алфавит арқылы)

3. Басқа түрлері

1. Бөлу-тарату
• Мағыналы
• Механикалық
2. Ығыстыру-кеңілуі

Ақпаратық блоктың  өлшеміне қарай криптоалгоритм мыналарға  бөлінеді:

1. Потокті шифрлеу,  онда кодтау бірлігі бір бит  болып табылады.

2.блоктік шифр, кодтау бірлігі бірнеше байттан  тұратын блок болып табылады. 

                             Айырбастау әдісімен шифрлеу

Бұл шифрлеу  әдісінің ең оңай түрі. Шифрленген мәтіннің символдары бір алфавиттен немесе көп  алфавиттен алынған басқа символдармен айырбасталады. 

Біралфавитті  қою

Ең  оңай қою – шифрленген хабардың символдары сол алфавиттің басқа әріптерімен тікелей айырбастау.

Кестені айырбастау мысалы:

 

А Б В Г  Д Е Ж З И Й К Л М  Н О П Р С Т У Ф Х  Ц Ч Ш Щ Ь Ы Ъ Э Ю  Я

М Л Д О  Т В А Ч К Е Ж Х Щ  Ф Ц Э Г Б Я Ъ Ш Ы  З И Ь Н Ю У П С Р  Й 

А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ь Ы Ъ Э Ю Я

Q W E R T Y U I O P [ ] A S D F G H J K L Z X C V B N M < > @ %

Жай айырбастаудың  беріктік әдісі төмен. 

Атбаш шифрлеуі

      Кодтар ерте заманда криптограмма  түрінде пайда болған. (ол грек тілінен «құпияжазба»деп аударылады).   Ертеде ардақты иудей мәтінің ауыстыру әдісімен шифрлаған.   Алғашқы әріптің орнына соңғы әріп жазылған, ал екінші әріптің орнына соңғының алдындағы әріп және сол сияқты.   Осы шифрлау әдісі атшаб деп аталды.   

      Цезарь шифрлеуі

      Юлий Цезардің (б.з.д.100-44 ж.ж..)  Цицерономен  (б.з.д 106-43 ж.ж.  ) хат алмасу шифрлесу  факті анықталды. Цезардің шифрлау  әдісі  осы алфавиттің әріптерінің  ауысуымен жүзеге ауысады, ол  алфовиттегі берілген әріптен  берілген сандағы әріпке ауысады.    Цезарь өз шифрлау әдісінде ол ауыстырылатын әріпті , сол әріптен кейінгі  үш позицияға алға жүретін әріппен алмастырған.

      Мысалы «ГДЕ АББА» хабарламасын шифрлау керек..

      Цезарь шифрлауы айналымды деп аталады, ауыстыру кезінде,   алфовит әріптері айналым бойынша орналасқан деп алынады:   соңғы әріптің артынан ең алғашқы алфовиттің әріпі жүреді.. Цезарь шифрлауы қалай шифрланатының көрсетейік:

    АБВГДЕЁЖЗ

    

                                        АБВГДЕЁЖЗИ

    Ауыстыру  нәтижесінде   ЁЖЗ ГДДГ шифрограммасы  пайда болады. 

  Көп алфавитті  бір контурлы қарапайым ауыстыру

      Символдарды ауыстыру үшін бірнеше  алфовит қолданылады, алфавиттар  ауысымы айналмалы және кезектес  түрінде ауысады: бірінші символ  алфавиттің бірінші символына  ауыстырылады, екінші символ сәйкесінше  алфавиттің екінші символына  ауыстырылады және тағы сол сияқты  осылайша алфавиттер біткенше ауыстырыла береді.

     Орыс алфавиті үшін Вижинер таблицасы:

 

                  Шифрлеу және кері шифрлеу кезінде Вижинер матрицасын  есте сақтау қажет емес, себебі айналым арқылы орын ауыстыруды қолдану арқылы  матрицаның қалаған қатарын оның номері және бірінше қатар арқылы есептеп табуға болады.

      Шифрлау кезінде символдар бірінші қатардың символдары қалған қатардың шифрларымен ауыстырылады.

                a(1,i) -> a(k,i),

k – қатарды шифрлауға арналған номер.

      Айналымды солға к элементің ауыстыру бірінші қатардың элементі арқылы көрсетуге болады.

                          a(1,i+k-1), егер i<=n-k+1

                a(k,i)=                              

                          a(1,i-n+k-1), егер i>n-k+1

    Кері шифрлау кезінде керісінше ауысу болады

                a(k,i) -> a(1,i). 

    сондықтан мына тапсырмаларды орындау қажет кезектегі a(1,j) мәтіндегі кері шифрланатын символы және к-лық жолдың кері шифрі Вижинер матрицасы болсын. Необходимо найти в k жолындағы номері a(1,j)  тең қатардағы элемент номерін табу қажет. Сірә,

                          a(k,j-k+1), егер j>=k

                a(1,j)=

                          a(k,n-k+j+1), егер j<k

      Мәні a(1,j)-ға тең , к-лық қатарды Вижинер матрицасының символын  кері шифрлау арқылы кері апарып қою орындалады.

                          a(1,j-k+1), егер j>=k

               a(1,j) ->

                          a(1,n-k+j+1), егер j<k

       Әдіс  беріктігі апарып қою әдісінің беріктігіне  тең, олар қолданылған шифрланған алфавиттер көбейтілген санына тең, сонымен  қатар кілттік сөздің ұзындығына және 20*L тең, ондағы L-кілттік сөздің ұзындығы.

    Ұсынылған әдебиет:

1. Романец Ю.В., Тимофеев П.А., Шаньгин В.Ф. Защита информации в компьютерных системах и сетях. Под ред. В.Ф. Шаньгина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 2001. - 376 с.: ил.
2. Защита программного обеспечения: Пер. с англ./Д.Гроувер, Р.Сатер, Дж.Фипс и др./Под редакцией Д.Гроувера.-М.:Мир,1992.-286 с ил.
3. Дж. Л. Месси. Введение в современную криптологию. // ТИИЭР, т.76, №5, Май 88 – М, Мир, 1988, с.24-42.