Rivalry2

HTML Diff

0 added 0 removed

Original 2026-01-01

Modified 2026-03-10

1 <ul><li><a>Понятие криптографии</a><ul><li><a>История возникновения</a></li>

2 <li><a>Современное развитие</a></li>

3 </ul></li>

4 <li><a>Где применяется</a></li>

5 <li><a>Основные виды</a><ul><li><a>Примитивы</a></li>

6 <li><a>Квантовые технологии</a></li>

7 <li><a>Хеширование</a><ul><li><a>Примеры алгоритмов</a></li>

8 </ul></li>

9 <li><a>Асимметричные</a><ul><li><a>Принципы работы</a></li>

10 <li><a>Асимметричные шрифты - наглядные примеры</a></li>

11 </ul></li>

12 <li><a>Алгоритм симметричного шифрования</a><ul><li><a>Особенности и преимущества</a></li>

13 <li><a>Наглядные примеры</a></li>

14 </ul></li>

15 </ul></li>

16 <li><a>Rijndael</a><ul><li><a>Особенности AES</a><ul><li><a>Принцип зашифровки</a></li>

17 <li><a>О дешифровании</a></li>

18 </ul></li>

19 </ul></li>

20 <li><a>Криптография и IT</a></li>

21 <li><a>Заключение</a></li>

22 </ul><p>С развитием технологий пользователи по всему миру, а также программисты и разработчики начали сталкиваться с вопросом сохранения конфиденциальности информации. Интернет-технологии и хакерские атаки начали ставить под угрозу соответствующее направление. Так появились различные способы шифрования данных.</p>

23 <p>В данной статье будет рассказано о том, что это такое, раскрыто понятие криптографии, рассмотрены основные способы, которыми можно защитить те или иные данные. Предложенная информация окажется полезной как опытным программерам, так и начинающим ПК-пользователям.</p>

24 <h2>Понятие криптографии</h2>

25 <p>Криптография также нередко называется криптологией. Это - искусство передачи информации электронного или иного типа так, чтобы без ключа шифрования считать ее было невозможно. Термин произошел от нескольких греческих слов:</p>

26 <ul><li>криптос - скрытый;</li>

27 <li>графо - писать.</li>

28 </ul><p>Направление науки по составлению алгоритмов шифрования является одним из древнейших в мире. Но в современных реалиях данное понятие приобрело совершенно новые обороты.</p>

29 <p>Криптография - комплекс алгоритмов, знаний и средств для защиты конфиденциальности тех или иных сведений от посторонних глаз. А криптоанализом называют некое направление деятельности, которое изучает правила и методы нарушения сохранности сообщения.</p>

30 <h3>История возникновения</h3>

31 <p>Вопросы, связанные с алгоритмами шифрования, начали решаться еще в древнем мире. Работают изобретенные некогда людьми варианты защиты по сей день.</p>

32 <p>Впервые соответствующая тема всплыла с появлением первой письменности. Раньше встречались следующие виды письма:</p>

33 <ul><li>иератическое;</li>

34 <li>демотическое.</li>

35 </ul><p>Первый вариант использовался священнослужителями, второй - всеми остальными. Греки и римляне стали "изобретателями" собственных систем тайного письма. А именно - скорописи. Изначально это и было секретным письмом. "Изобретателем" является некий Тиллиус Тиро.</p>

36 <p>Но лишь в средневековье различные алгоритмы по так называемому шифрованию сообщений начали использовать в дипломатических целях с завидной регулярностью. Также соответствующие приемы встречались в торговле и военной деятельности. А в 1499 году появилась первая книжка по криптографии.</p>

37 <h3>Современное развитие</h3>

38 <p>Алгоритмы шифрования потихоньку развивались и приобретали новый вид. Современная интерпретация оных возникла примерно в 1990 году. В те времена началось активное развитие информационных технологий.</p>

39 <p>Разные страны начали придумывать собственные стандарты криптографических протоколов. Примеры:</p>

40 <ul><li>Америка - Rijndael;</li>

41 <li>Европа - NESSIE;</li>

42 <li>Япония - CRYPTREC.</li>

43 </ul><p>Также все ранее существующие алгоритмы сильно усложнились в плане математических конструкций. Это способствует затруднению криптоанализа. Новые требования, часто не связанные с математикой, привели к тому, что методы шифрования сейчас стали максимально устойчивыми и сложными. Начали появляться направления в криптографии, которые находятся на стыке математики и квантовых вычислений.</p>

44 <h2>Где применяется</h2>

45 <p>Цифровые сервисы должны в обязательном порядке беспокоиться о сохранности пользовательской и архивной информации. В противном случае утечка данных чревата серьезными последствиями. Пример - хакеры смогут использовать полученные электронные материалы от того или иного проекта в своих корыстных целях.</p>

46 <p>Сегодня практически все важные аспекты жизни и деятельности человека зависят от информационных технологий и гаджетов. Финансовые операции, а также всевозможные платежи и даже работа осуществляются через мобильные технологии. Их трудно назвать безопасными каналами передачи электронных материалов. Поэтому приходится думать, как лучше организовать защиту сведений.</p>

47 <p>Алгоритмы по шифрованию информации применяются везде:</p>

48 <ul><li>телевидение;</li>

49 <li>компьютеры;</li>

50 <li>интернет технологии;</li>

51 <li>программирование;</li>

52 <li>радиосвязь;</li>

53 <li>прочие коммуникации;</li>

54 <li>банковская деятельность.</li>

55 </ul><p>Везде, где фигурируют информационные технологии и присутствует цифровизация, задействована криптография. Данное научное направление весьма сложное, но перспективное.</p>

56 <h2>Основные виды</h2>

57 <p>Сейчас в мире достаточно методов шифрования информации. Их условно можно классифицировать. Существуют следующие алгоритмы криптографии:</p>

58 <ul><li>квантовая;</li>

59 <li>симметричная;</li>

60 <li>асимметричная;</li>

61 <li>хеш-функции;</li>

62 <li>примитивы.</li>

63 </ul><p>Каждый вариант предусматривает собственные нюансы и особенности. О них статья расскажет далее.</p>

64 <h3>Примитивы</h3>

65 <p>Шифрование - сложный процесс, как и процедура расшифровки данных при необходимости. При генерации подобной информации в целях повышения уровня безопасности нередко используются так называемые примитивы. Они помогают уже зашифрованным сведениям получить более надежную и стойкую защиту.</p>

66 <p>В качестве алгоритмов, предусматривающих примитивы, используют:</p>

67 <ul><li>подстановки;</li>

68 <li>циклические сдвиги;</li>

69 <li>гаммирование;</li>

70 <li>перестановки.</li>

71 </ul><p>Подобный вариант развития событий в реальной жизни появился давным-давно. Он может использоваться не только в информационных технологиях. Раньше примитивы преобразовывали и защищали обычный рукописный текст. Сейчас это не самый лучший вариант, если он задействован в качестве самостоятельного элемента.</p>

72 <p>Важно: так называемый открытый ключ для получения необходимой информации представляет собой некий алгоритм или инструкцию, согласно которому удается прочесть написанное сообщение.</p>

73 <h3>Квантовые технологии</h3>

74 <p>Совершенно новый виток в алгоритмах шифрования. Пока не слишком распространен, так как у человечества нет достаточно мощных квантовых компьютеров. Но такой вариант позволяет в результате получить практически неуязвимую на сегодня систему защиты электронных материалов.</p>

75 <p>В ходе реализации метода задействованы квантовые объекты. Они не только не позволяют считывать материалы, но и подделывать их. Авторы данной теории - некие ученые Беннет и Брассард. Они предложили пользоваться квантовыми технологиями специально для того, чтобы передавать секретный ключ.</p>

76 <p>Важно: первые попытки выдвижения квантовой теории для разработки алгоритмов шифрования в 1970 году высказал некий Стефан Вейснер.</p>

77 <h3>Хеширование</h3>

78 <p>На практике принято использовать многочисленные варианты защиты электронных материалов от хищения, копирования и подделки. Существует один такой подход, как хеширование. Имеет название хеш-функций.</p>

79 <p>В ходе него осуществляется преобразование первоначального информационного<a>массива</a>той или иной "протяженности" в битовую строчку фиксированной длины (256 бит, 128 бит и так далее).</p>

80 <p>Миру известна далеко не одна хеш-функция, но нас интересуют только ее криптографические вариации. Каждый вариант имеет отличие по:</p>

81 <ul><li>стойкости;</li>

82 <li>сложности вычисления;</li>

83 <li>разрядности.</li>

84 </ul><p>Криптографически стойкие операции имеют два существенно важных критерия. А именно:</p>

85 <ul><li>для сообщения, которое требуется расшифровать/зашифровать, почти невозможно подобрать аналогичный текст с точно таким же хешем;</li>

86 <li>пары сообщений в связке "оригинал-аналог" с одним и тем же хешем практически не обнаружимы.</li>

87 </ul><p>Соответствующие отличия и требования называют стойкостью к коллизиям первого и второго рода. Есть и еще один важный критерий: если аргумент изменяется незначительно, происходит наиболее крупная "корректировка" функции. Так, значение хеша не предоставляет информацию даже об отдельных битах аргументов.</p>

88 <h4>Примеры алгоритмов</h4>

89 <p>Стандарт шифрования информации посредством хешев может быть разным. Сегодня выделяют более 10 вариаций, среди которых встречаются такие алгоритмы как:</p>

90 <ul><li>Adler-32;</li>

91 <li>N-Hash;</li>

92 <li>Tiger (TTH);</li>

93 <li>Whirlpool;</li>

94 <li>RFC 1071;</li>

95 <li>MD2;</li>

96 <li>MD5;</li>

97 <li>MD4;</li>

98 <li>CRC.</li>

99 </ul><p>Это - лишь малая часть способов представления шифра в виде хеш-функций. Соответствующее направление активно развивается по сей день.</p>

100 <h3>Асимметричные</h3>

101 <p>В мире сегодня криптографических алгоритмов очень много. И среди них, как уже можно было заметить, встречаются совершенно разные вариации. Стандарт шифрования применяется в зависимости от типа используемой информации, а также технологических возможностей "клиента".</p>

102 <p>Есть метод так называемого асимметричного шифрования. Это система криптографического типа, которая использует открытый ключ. В данном случае для защиты информации задействована некая "расшифровка". Она является открытой. Передается прямо по открытым каналам связи (то есть, никак не скрывается). Используется специально для того, чтобы проверять электронные подписи, а также для зашифровки информации.</p>

103 <p>Технологии асимметричных алгоритмов для дешифрования и создания электронных подписей предусматривают задействование еще одного ключа. Он называется секретным.</p>

104 <p>В основе соответствующей идеи лежит принцип односторонних функций f(x). В них, согласно действующим законам математики, не так трудно найди x после получения информации о самой функции. Важно учесть, что дополнительно практически невозможно определить саму f(x), если известно только значение "икса".</p>

105 <h4>Принципы работы</h4>

106 <p>Асимметричные методы и алгоритмы так называемого шифрования работают по следующим принципам:</p>

107 <ol><li>Существуют несколько абонентов: А и Б. Второй намерен отправить сообщение первому в зашифрованной форме.</li>

108 <li>Отправитель шифрует данные открытым ключом.</li>

109 <li>Происходит передача сообщения в зашифрованной форме по открытым связным каналам.</li>

110 <li>Первый клиент получает тот или иной текст.</li>

111 <li>Клиенту А передается секретный ключ-дешифровщик.</li>

112 <li>Сообщение "разгадывается" при помощи дешифрованного блока данных, после чего может быть прочитано без проблем.</li>

113 </ol><p>Стоит обратить внимание на одну особенность, без которой соответствующий принцип не сработает. Речь идет о том, что при получении текста в зашифрованном виде получателю придется провести аутентификацию личности. Она производится перед отправителем. Это - своеобразная система защиты.</p>

114 <p>Если получатель не смог провести аутентификацию или является не истинным лицом, которому адресован текст, расшифровка не произведется. А у недоброжелателя не получится заметить открытый ключ, предусматриваемый отправителем, на собственный.</p>

115 <h4>Асимметричные шрифты - наглядные примеры</h4>

116 <p>Лучший алгоритм для шифрования информации асимметричным способом подобрать трудно. Здесь, как и в случае с хешами, довольно много вариантов. Вот наиболее распространенные из них:</p>

117 <ul><li>RSA;</li>

118 <li>DSA;</li>

119 <li>Deffie-Hellman;</li>

120 <li>ГОСИТ Р 34.10-2001;</li>

121 <li>Luc;</li>

122 <li>Rabin;</li>

123 <li>ECC;</li>

124 <li>McEliece.</li>

125 </ul><p>Применяются все эти варианты на практике весьма часто. Но есть и еще один подход к защите информации от недоброжелателей и хакеров. Он встречается в реальной жизни чаще остальных.</p>

126 <h3>Алгоритм симметричного шифрования</h3>

127 <p>Речь идет о симметричном шифровании. В этом случае происходит использование одного и того же ключа как для зашифровки, так и для расшифровки. Требования, применяемые к этому раскладу, следующие:</p>

128 <ul><li>полное отсутствие какой-либо линейности;</li>

129 <li>утрата всех имеющихся статистических закономерностей в объекте, который необходимо защитить.</li>

130 </ul><p>Подобные системы разделяются на несколько типов - блочного и поточного представления. Первые предусматривают дробление исходной информации на блоки, состоящих из данных. После этого осуществляется дальнейшее преобразование посредством ключей.</p>

131 <p>Поточные системы обрабатываются следующим образом: определяется выходная гамма (последовательность), накладываемая на текст сообщения. Защита проводится путем отправки потока по мере генерации гаммы.</p>

132 <h4>Особенности и преимущества</h4>

133 <p>Симметричный алгоритм для шифрования имеет собственные недостатки и преимущества. Отличается данный вариант высокой защитой. Для применения задействуются разнообразные сложные и многоступенчатые комбинации перестановок и подставок первоначальных сведений. Подходов для реализации поставленной задачи бывает довольно много. Каждый в обязательном порядке соответствует ключу прохода.</p>

134 <p>Если бы программист представил себе принцип обработки подобным методом, операция проводилась бы так:</p>

135 <ol><li>Сначала выполняется первое требование, которое предъявляется к шифру. Вследствие происходит избавление от всех статистических данных.</li>

136 <li>Осуществляется перемешивание битов сообщения по заданным канонам.</li>

137 <li>Алгоритм приобретает нелинейность. Больше "стандартно" расшифровать его не получится.</li>

138 <li>Проводится замена той или иной части сообщения заданной величины на стандартные значения (простое число) посредством обращения к первоначальному (исходному) массиву.</li>

139 </ol><p>У такого подхода к алгоритмам расшифровки и шифрования есть ряд преимуществ:</p>

140 <ul><li>длина ключа уменьшена;</li>

141 <li>высокая скорость обеспечения защиты;</li>

142 <li>простая реализация (из-за размера ключа и не только);</li>

143 <li>высокая степень изученности.</li>

144 </ul><p>Недостатки у подобной системы тоже имеются. К ним относят сложность обмена ключами. Это связано с тем, что в процессе реализации поставленной задачи может произойти нарушение секретности. Также в большой сети ключами довольно трудно управлять.</p>

145 <h4>Наглядные примеры</h4>

146 <p>К симметричным шифрам относят:</p>

147 <ul><li>3DES;</li>

148 <li>SEED - Корея;</li>

149 <li>Camellia - Япония;</li>

150 <li>CAST - от разработчиков Carlisle Adams;</li>

151 <li>IDEA;</li>

152 <li>XTEA - самый лучший алгоритм, который проще освоить;</li>

153 <li>DES - старый американский стандарт;</li>

154 <li>AES.</li>

155 </ul><p>Как и в прошлых случаях, это всего лишь примеры. Сегодня на практике довольно часто встречается такой алгоритм для шифрования информации, как AES. Он является новым американским.</p>

156 <h2>Rijndael</h2>

157 <p>Подход типа Rijndael - это симметричный метод защиты сведений. Относится к блочным. В нем можно корректировать параметры блоков, а также секретных ключей от 128 до 256 бит. Но важно учесть - разность достигает 32 бита.</p>

158 <p>В процессе реализации задействует линейно-подстановочные принципы. Раунд здесь может быть 10, 12 или 14. Он напрямую зависит от длины ключа.</p>

159 <h3>Особенности AES</h3>

160 <p>AES - это своеобразный подход к решению поставленной задачи, опирающийся на алгоритм Rijndael. Предыдущее решение с ключом 128 бит. Блок данных здесь составит 16<a>байт</a>. Предусматривает различные функции.</p>

161 <p>К ним относят:</p>

162 <ul><li>keyExpansion - само расширение ключа;</li>

163 <li>subBytes - замена "стейт";</li>

164 <li>addRoundKey - раундовые ключи;</li>

165 <li>shiftRows - смещение строк посредством циклов;</li>

166 <li>mixColumns - перемешивание столбцов;</li>

167 <li>invMixColumns - обратное от предыдущего действия;</li>

168 <li>invShiftRows - обратный вариант от shiftRows;</li>

169 <li>invSubBytes - обратная замена "стейт".</li>

170 </ul><p>Шифрование информации через алгоритм так называемого шифрования AES осуществляется в несколько шагов. Каждый предусматривает собственные нюансы.</p>

171 <h4>Принцип зашифровки</h4>

172 <p>Шифрование осуществляется в несколько этапов:</p>

173 <p>1. Формирование "стейт". Предположим, что уже есть секретное сообщение, для того или иного адресата. Оно представлено числами в диапазоне от 0 до 255. Здесь происходит деление на n-блоков информации по 16 байт. Каждый "пакет информации" называется "стейт". Если текст не кратен 16 байтам, он дополняется до соответствующих значений.</p>

174 <p>2. KeyExpansion. Ключи в AES побайтно равны state. Происходит расширение ключа, которое отвечает за генерацию нынешних массивов ключей для циклов раундов шифрования. В виде сопоставления операции XOR задействован фиксированный массив Rcon. Здесь keyExpansion через XOR с фиксированными ключевыми массивами осуществляет возврат массивов оных. Их количество - 11 штук. Только один не относится к раунду алгоритма.</p>

175 <p>3. AddRoundKey. Это - первый этап шифрования. Применяется к state при помощи правил суммирования. Происходит XOR со state, с каждым его байтов. Далее "стейт" переходит к следующей ступени - к системе раундов алгоритмов.</p>

176 <p>4. Раунды. Всего их 10 штук. Получается своеобразные таблицы замен из 10 шагов. Первые 9 выполняют subBytes, shiftRows, mixColumns, addRoundKey. Последний отвечает за обработку "саба", "шифта" и "эдда".</p>

177 <p>5. SubBytes. Происходит трансформация "стейта" через замену собственных байтов на иные. Для этого используется их подставление в готовые фиксированные таблицы S-box.</p>

178 <p>6. ShiftRows. Производится циклическое смещение трех последних строк влево. Принцип указан на картинке.</p>

179 <p>7. MixColumns. Самый сложный вычислительный процесс. Здесь осуществляется умножение на постоянную функцию f(x) = {03}x^3 + {01}x^2 + {01}x + {02}. Так получается произведение по указанным ранее правилам конкретных столбцов из State на функции a(x). Если исключить правило умножения алгоритма так называемого шифрования, подобный прием будет аналогичен матричному умножению.</p>

180 <p>В случае с дешифрованием ситуация будет примерно такой же. Процедура полностью осуществляется за несколько подходов (шагов).</p>

181 <h4>О дешифровании</h4>

182 <p>Сначала система при чтении сообщения путем алгоритмов шифрования типа AES использует KeyExpansion. Далее производятся раунды алгоритмов. Они предусматривают 10 ступеней, называемых шагами криптопреобразования.</p>

183 <p>Первые девять штук отвечают за цикличное выполнение 4-х функций в порядке, обратном методу первоначально защиты (шифровки). А именно:</p>

184 <ul><li>addRoundKey;</li>

185 <li>invMixColumns;</li>

186 <li>invShiftRows;</li>

187 <li>invSubBytes.</li>

188 </ul><p>Последний, 10 раунд - это три операции: "ЭддРаундКей", "ИнвШифт", "ИнвСабБайтс". Далее производится обработка addRoundKey. Этап предусматривает обратное суммирование по правилам алгоритмов используемого шифрования самого себя. Полностью исключается массив Rcon.</p>

189 <p>Следующий шаг - обработка invMixColumns. Это - мультипликативная обработка операции умножения по правилам умножения алгоритма на постоянную функцию a^(-1) от x конкретного столбца "стейт".</p>

190 <p>Теперь система будет производить обратную трансформацию shiftRows. То есть, проведет цикличное смещение "информации" вправо. Завершающий этап - это инверсия. Производится относительно "СабБайтс". Предусматривает обратную замену байта state, которая заведомо представлена в hex согласно соответствию фиксированной таблички:</p>

191 <p>На данном этапе пользователь сможет прочесть необходимую ему информацию. Звучит трудно, но программисты и хакеры для реализации поставленной задачи никогда не действуют "вручную". Они используют IT-технологии и всевозможные шифровальщики и дешифраторы.</p>

192 <h2>Криптография и IT</h2>

193 <p>В цифровых технологиях криптография - это основной инструмент обеспечения конфиденциальности информации. Помогает противодействовать незаконному (несанкционированному) копированию и распространению информации по интернету (включая даркнет). В основном применяется для защиты интеллектуальной собственности.</p>

194 <p>Среднестатистические юзеры могут столкнуться с соответствующими методами не только при работе в Сети, но и во время установки/запуска игр. Там тоже задействованы рассмотренные варианты защиты в той или иной форме.</p>

195 <p>Внимание: хакерский взлом и появление "пиратских" копий программного обеспечения ставит под вопрос сохранность информации пользователей, а также ее целостность и конфиденциальность.</p>

196 <h2>Заключение</h2>

197 <p>Криптография - полезная и перспективная наука, тесно связанная с программированием. Сейчас на нее нельзя отучиться на "вышке". Ни один ВУЗ не предлагает изучение encryption и других вариантов обеспечения безопасности в полной мере.</p>

198 <p>Если пользователь захотел стать экспертом в данном области, он должен разбираться в программировании, IT, информатике, алгоритмах. Можно пройти спецкурсы по выбранному направлению.</p>

199 <a></a>