Основы классической криптологии. Секреты шифров и кодов

После окончания Второй мировой войны интерес к криптологии не только не уменьшился, но и значительно возрос. В настоящее время подавляющее большинство наших соотечественников практически ежедневно пользуются системами шифрования, даже не подозревая об этом. Данное утверждение касается не только тех людей, которые дома или на работе пользуются персональным компьютером, но и, например, многомиллионной армии владельцев мобильных или сотовых телефонов. Этому способствовали как достижения научно-технического прогресса, обеспечившие возможность создания новых систем шифрования, так и стремительное повышение спроса на технологии, обеспечивающие надежную защиту информации.

Шифры и компьютерные технологии: теория и практика

В области теоретических исследований, значительно ускоривших развитие криптологии, в первую очередь необходимо отметить работы В. А. Котельникова и К. Э. Шеннона, в которых выдающиеся ученые впервые сформулировали и обосновали необходимые и достаточные условия недешифруемости системы шифра. Было доказано, что существует только один способ создания абсолютно стойкого шифра, который заключается в использовании для шифровки открытого текста случайного ключа такой же длины. Такой шифр получил название ленты одноразового использования.

В то же время одним из главных достижений технического прогресса, которое обеспечило дальнейшее развитие криптологии, стало создание цифровых электронно-вычислительных машин (ЭВМ) или компьютеров, что привело к полному пересмотру взглядов на системы шифрования. В результате всего лишь за одно столетие криптография прошла путь от ручных и механических способов шифрования через электромеханические системы и устройства к компьютерным шифрам.

Началом так называемого электронного этапа в криптологии можно считать 50-е годы XX столетия. Именно с тех лет начинается широкое использование ЭВМ для решения задач создания систем шифрования, а также для взлома шифров. Одним из примеров влияния достижений электроники на развитие криптографии является изобретение так называемых блочных шифров, при использовании которых шифрование открытого текста осуществляется целыми блоками. Начиная с 60-х лет программисты создают специальные системы шифрования, призванные обеспечить надежную коммуникацию, например между государственными учреждениями, военными и дипломатическими структурами.

Помимо этого, во второй половине XX столетия область применения криптографии стремительно и значительно расширяется, поскольку наиболее остро проявились проблемы защиты данных при использовании компьютеров для обработки не только секретных сведений, но и частной информации. В результате развития и внедрения практически во все сферы жизни человека новейших компьютерных технологий появилась необходимость использования всевозможных систем шифрования не только государственными, военными или дипломатическими структурами, но также коммерческими организациями и частными лицами.

Как известно, спрос рождает предложение, и вскоре появляются новые системы шифрования, например системы с открытыми ключами. Такие шифры обычно используются для защиты информации, передаваемой от отправителя адресату.

Мобильный телефон: защита от несанкционированного использования и прослушивания

Каждый владелец мобильного телефона широко распространенного в России стандарта GSM хотя бы раз в жизни держал в руках маленький прямоугольник, с помощью которого мобильный телефон в одно мгновение превращается из набора безжизненных железок и пластмассы в чудо техники. При этом большинство пользователей даже не задумываются о том, почему этот миниатюрный пластиковый кусочек обладает такой волшебной силой, помимо всего прочего, обеспечивая защиту от несанкционированного использования самой карты, а также защиту проводимых разговоров от несанкционированного прослушивания.

Такие карты используются в сетях мобильной связи системы GSM и называются SIM-картами. Это название происходит от сокращения SIM (Subscriber Identification Module). SIM-карта вставляется в специальный слот, или картоприемник мобильного телефона. Каждый оператор мобильной связи для работы в своей сети выпускает специально запрограммированные SIM-карты, которые можно приобрести как в комплекте с мобильным телефоном, так и отдельно. Следует отметить, что без SIM-карты пользоваться мобильным телефоном по прямому назначению практически невозможно, за исключением звонков по аварийным каналам.

В память микрочипа, расположенного в такой SIM-карте, записывается определенный набор сведений, с помощью которых обеспечивается функционирование как самой карты, так и мобильного телефона, например информация о телефонных номерах, о коротких текстовых сообщениях (SMS) и некоторые другие данные.