Современное шифрование и его связь с развитием информатики

Во время Второй мировой войны больших успехов в дешифровании немецких и японских сообщений удалось добиться криптоаналитикам Англии и США.

Появление компьютеров оказало большое влияние на криптографию с их помощью стали создаваться как стойкие алгоритмы шифрования, так и разрабатываться новые методы криптоанализа.

Кстати первый в современном понимании компьютер был создан во время Второй мировой войны в Англии для решения сложных криптографических задач. Использование этого устройства позволило добиться существенных успехов в дешифровании шифрмашины «Энигма» - одного из основных немецких шифраторов.

В ХХ веке в становление криптографии как точной математической науки внесли вклад известные ученые У. Фридман, К. Шеннон, Н. Винер, А.Н. Колмогоров, В.А. Котельников, А.А. Марков и др.

Уильям Фридман (1891-1969) американский криптограф, один из основоположников современной научной криптографии. У. Фридман родился в Кишинёве. Вскоре его семья эмигрировала в США. Во время Первой мировой войны Фридман служил в американской криптографической службе, в том числе и дешифровальщиком. Помимо криптоаналитической работы Фридман занимался преподаванием курса криптографии для армейских офицеров. К 1918 году им был подготовлен цикл из восьми лекций для слушателей. Всего Фридман написал 3 учебника по военной криптографии и ряд научных работ по анализу кодов и шифров, также им разработано 9 шифрмашин. Фридман продемонстрировал эффективность теоретико-вероятностных методов при решении криптографических задач. Принимал участие в разработке и оценке стойкости ряда американских шифраторов. Накануне и во время Второй мировой войны добился значительных успехов в дешифровании японских сообщений.

Клод Шеннон (1916-2001) американский математик и инженер. Работал Массачусетском технологическом институте и в математической лаборатории компании «Белл». Автор основополагающих работ по теории информации. Само создание теории информации во многом обязано криптографии. Его работы по криптографии и теории информации выполнены практически одновременно. Исследователи истории криптографии считают Шеннона (вместе с У. Фридманом) основателем современной научной криптографии. Он впервые построил общую математическую модель шифров и дал их первичную классификацию. На основе теоретико- вероятностного и информационного подходов Шеннон ввел понятие теоретической и практической стойкости шифров, нашел условия достижимости «идеальной стойкости».

Норберт Винер (1894-1964) американский ученый «отец» современной кибернетики. Опубликовал труды по теории вероятностей, математическому анализу, вычислительной технике. Проводил исследования в области криптографии, пришел к неверным выводам. Осознав это заявил, что криптографией могут заниматься только специально подготовленные люди.

Андрей Николаевич Колмогоров (1903-1987) академик АН СССР, внес существенный вклад во многие разделы математики. В криптографии нашли применение его работы по теории информации и теории вероятностей, в частности, его критерии случайности последовательностей.

Владимир Александрович Котельников (1908-2005) академик АН СССР опубликовал фундаментальные труды в области радиотехники, теории помехоустойчивой связи, радиолокации. Под его руководством в 1930 годы были созданы первые отечественные аппараты для шифрования речевого сигнала. Эта работа продолжалась и в годы Великой отечественной войны. Параллельно с К. Шенноном В.А. Котельников математически формализовал требования к стойкости шифров.

Андрей Андреевич Марков (1903-1979) член-корреспондент АН СССР, математик, занимался проблемами математической логики, алгоритмической сложности и др. До сих пор остается актуальной его теорема о шифрах не размножающих искажений.

Следует отметить, что достижения научно-технического прогресса нередко способствуют созданию новых способов защиты информации, развитию известных и появлению новых методов криптографического анализа. Например, развитие элементной базы вычислительной техники привело к тому, что в 1950-е годы на смену дисковым шифраторам пришли электронные шифраторы. В то же время, потребности криптографии иногда являлись стимулом к интенсивному освоению многих областей науки и техники. Например, с середины 1970-х годов значительно активизировались исследования по проблемам факторизации и дискретного логарифмирования. В этих областях дискретной математики были получены значительные результаты. Это произошло благодаря появлению такого нового направления криптографии, как криптография с открытым ключом.

В наши дни криптография широко используется по всему миру для защиты как государственной (правительственной, военной и т.п.), так и коммерческой и личной информации. К сожалению, используют шифрование для защиты своих секретов международные террористы, наркоторговцы и другие криминальные элементы, так что задачи по дешифрованию остаются крайне актуальными.

Более 10 лет в Москве проводятся олимпиады по криптографии и математике, с подробностями участия в них можно ознакомиться по адресу www.vercenko.ru. С вариантами заданий и ответами 15 прошедших олимпиад можно ознакомится в книге [10].

В заключении приведем описания двух простых шифров перестановки,

Попробуйте расшифровать зашифрованные ими сообщения.