ПРОЕКТ ПО КРИПТОГРАФИИ.

1. ПРОЕКТ ПО КРИПТОГРАФИИ. Муниципальноеавтономное общеобразовательное учреждение «Лицей города Троицка» Российский Государственный Геологоразведочный Университет имени Серго Орджоникидзе

2. Криптография Криптография одна из древнейших наук, возникшая несколько тысячелетий назад. Проблему защиты текста на основе его видоизменения, с целью невозможности прочтения посторонними, криптография решила еще в самые древние времена. Криптографическая история – почти ровесница истории развития речи. Более того, изначально само письмо было подобием криптографической системы, познаваемой только избранными. После широкого распространения письменности криптография стала самостоятельной наукой. Скачки в развитии этой науки наблюдались в военные эпохи. После Первой мировой войны правительства стран засекретили все работы в области криптографии. К началу 1930-х годов окончательно сформировались разделы математики, являющиеся основой этой науки — общая алгебра, теория чисел, теория вероятности и математическая статистика. К концу 1940-х годов построены первые программируемые счётные машины, заложены основы теории алгоритмов, кибернетики. Криптография занимается поиском и исследованием математических методов преобразования информации. Традиционная криптография - зашифрование и расшифрование происходит с использованием одного и того же секретного ключа. Современная криптография включает в себя асимметричные криптосистемы, системы электронной цифровой подписи, хеш-функции, управление ключами, получение скрытой информации, квантовую криптографию.

3. Некоторые понятия Криптогра́фия (от др.-греч. κρυπτός — скрытый и γράφω — пишу)  "тайнопись", "тайное письмо " Криптограафия— это наука, изучающая методы обеспечения конфиденциальности (невозможность понимания информации посторонним) и аутентичности информационных данных (подлинность авторства информации). Математическая криптография — метод защиты информации, основанный на использовании разделов математики (общая алгебра, теория чисел, теория вероятности, математическая статистика, теория алгоритмов) с помощью шифрования. Квантовая криптография — метод защиты коммуникаций, основанный на явлениях квантовой физики.

4. Некоторые понятия Шифр (франц. chiffre, буквально — цифра, от араб. сифр — нуль) - совокупность условных знаков, применяемых для секретной переписки. Моноалфавитный шифр - основной принцип шифрования это замена алфавита исходного текста другим алфавитом через замену букв другими буквами или символами. Полиалфавитныйшиф — для замены используется несколько алфавитов. Cимметричные шифр — способ шифрования, в котором для шифрования и расшифрования применяется один и тот же криптографический ключ. Асимметричный шифр - шифр, использующий различные ключи для шифрования и дешифрования. Атака на шифр - попытка вскрытия этого шифра. Стойкость шифра - способности шифра противостоять всевозможным атакам на него. Вскрытие (взламывание) шифра– процесс получения защищаемой информации (открытого текста) из шифрованного сообщения (шифртекста) без знания примененного шифра.

5. Некоторые понятия Шифрование (зашифровывание)– преобразование защищаемой информации (открытого текста) в шифрованное сообщение (шифртекст) с помощью определенных правил, содержащихся в шифре. Дешифрование (процесс, обратный шифрованию)– преобразование шифрованного сообщения (шифртекста) в защищаемую информацию (открытый текст) с помощью определенных правил, содержащихся в шифре. Ключ — параметр шифра, определяющий выбор конкретного преобразования данного текста. Открытый ключ - несекретный набор параметров асимметричной криптографической системы, необходимый и достаточный для выполнения отдельных криптографических преобразований. Секретный ключ - набор секретных параметров одного из алгоритмов асимметричной криптосистемы.

6. Некоторые понятия Криптографическаясистема (криптосистема) - совокупность преобразований открытого текста в шифротекст. Симметричная криптографическая система (криптоалгоритм) - ключи, используемые на передающей и приемной сторонах, полностью идентичны. Асимметричная криптографическая система - для шифрования применяется один ключ, а для дешифрования – другой. Алгоритм - четко описанная последовательность действий, приводящая к определенному результату. Электронная Цифровая Подпись (ЭЦП) - является полным электронным аналогом обычной подписи на бумаге, но реализуется не с помощью графических изображений, а с помощью математических преобразований над содержимым документа. Хеш-функции (хеширование) — преобразование входного массива данных произвольной длины в выходную битовую строку фиксированной длины.

7. Условные периоды развития криптографии

8. Скитала. Скитала, также известная как «шифр древней Спарты» - является одним из древнейших известных криптографических устройств. Скитала представляла собой длинный стержень, на который наматывалась лента из пергамента. На ленту наносился текст вдоль оси скиталы, так, что после разматывания текст становился нечитаемым. Для его восстановления требовалась скитала такого же диаметра. Считается, что автором способа взлома шифра скиталы является Аристотель, который наматывал ленту на конусообразную палку до тех пор, пока не появлялись читаемые куски текста Шифр Цезаря. В шифре Цезаря каждая буква алфавита циклически сдвигается на определённое число позиций. Величину сдвига можно рассматривать как ключ шифрования. Сам Цезарь использовал сдвиг на три позиции.

9. Криптография Первой мировой войны. Во время Первой мировой войны криптография, и, в особенности, криптоанализ становится одним из инструментов ведения войны. Для перехвата радиосообщений были построены специальные подслушивающие станции. Было создано специальное подразделение для дешифровки сообщений. Криптография Второй мировой войны. Перед началом Второй мировой войны ведущие мировые державы имели электромеханические шифрующие устройства, результат работы которых считался невскрываемым. В армии и флоте СССР использовались шифры с кодами различной длины — от двух символов (фронт) до пяти (стратегические сообщения). Коды менялись часто, хотя иногда и повторялись на другом участке фронта.

10. Современная криптография. Современная криптография состоит из нескольких крупных подразделов: симметрических криптосистем; криптосистем с открытым ключом; систем электронной подписи и управления ключами. Эти системы применяется для передачи конфиденциальных сведений по всевозможным каналам связи (к примеру, по электронной почте), методы криптографии применяются для установления подлинности передаваемой информации, а также для хранения данных (документации, базы и т.п.) на различных носителях в засекреченном виде. Криптография позволяет преобразовать для прочтения или изменения зашифрованные данные только при условии знания ключа. Криптография в литературе. Известным произведением в литературе, где криптография используется для завязки сюжета является рассказ Артура КонанДойля «Пляшущие человечки». В рассказе сыщик Шерлок Холмс сталкивается с разновидностью шифра, который не только прячет смысл написанного, но, используя символы, похожие на детские картинки, скрывает сам факт передачи секретного сообщения. В рассказе герой успешно применяет частотный анализ, а также предположения о структуре и содержании открытых сообщений для разгадывания шифра.

11. Криптография в компьютерных играх. Разработчики игры Worldofwarcraft используют криптографию в процессе игры. При общении игроков одного союза между собой, представители другого союза не понимают их переписку, потому что она зашифрована. Не зависимо от длинны текста представители другого союза видят два слова. Для шифрования используется хеширование.

12. Секретность личной переписки через Интернет. В современном мире все пользуются Интернетом. Это электронные письма, чаты, социальные сети и т.д. Представляем разработанную криптографическую систему для передачи шифрованных данных через незащищенный Интернет. Программный продукт - шифровальная и дешифровальная программа на Delphi, с использованием секретного ассиметричного ключа. Система работает с сообщениями, которые передаются через Интернет. Текст шифруются в цифры, пересылается через Интернет, а затем цифры дешифруются в текст. Сообщения для шифрования вводится с клавиатуры. Зашифрованные сообщения могут выводиться либо на монитор, либо в файл. Зашифрованные сообщения могут вводиться, как с клавиатуры, так и из файла. Для шифрования/дешифрования применяются формулы вида: Y=aX+b ~ X=(Y-b)/a Y=X/c-d ~ X=(Y+d)*c

13. Ключ при помощи программы создает сам отправитель. Ключ представляет собой линейную алгебраическую функцию с одной переменной. В ключе могут использоваться целые цифры (от 0 до 99), алгебраические знаки (плюс, минус, умножить, разделить). Программа при создании ключа запрашивает либо цифру, либо знак. Отправитель сам вводит цифры и знаки, это обеспечивает создание индивидуального нового секретного ключа для каждого сеанса передачи информации. В условиях геологической разведки не всегда есть возможность при передаче важных данных через Интернет использовать постоянный защищенный канал связи. Современный геофизик – это молодой энергичный специалист. Его основной инструмент – это ноутбук и самые разнообразные чувствительные датчики. Используя все существующие физические поля геофизик способен видеть сквозь десятки и сотни километров земной толщи. В ситуации, когда во время геологической разведки получена важная информация, которую надо оперативно передать в центр и хорошо защитить от прочтения посторонними, можно использовать систему СЛП.

14. Цель работы: • Обеспечить секретность личного общения через Интернет. • Создать компьютерную программу для передачи шифрованных данных через Интернет с большой степенью защиты от взлома. Задачи: • Написать шифровальную и дешифровальнуюпрограмму на языке программирования. • Использовать запросы программы для создания шифровального ключа. • Обеспечить возможность ввода данных с клавиатуры компьютера. • Обеспечить возможность ввода данных из файла. • Обеспечить вывод зашифрованных данных на монитор компьютера. • Обеспечить вывод зашифрованных данных в файл. • Обеспечить ввод ключа с клавиатуры компьютера. • Использовать для каждого сеанса передачи данных индивидуальный ключ, который передается получателю по телефону, для удобства через СМС.

15. Схема системы СЛП. Система Секретной Личной Переписки (СЛП) представляет собой криптографическую систему для передачи шифрованного текста через открытый Интернет с большой степенью защиты и дополнительным каналом передачи секретного ассиметричного ключа. Она состоит из программного продукта - шифровально-дешифровальной программы, а так же оборудования – компьютер и телефон.

16. Алгоритм шифрования Вывод шифрованного текста в файл Ввод данных для создания кодировочной алгебраической формулы с клавиатуры Ввод теста с клавиатуры Перевод в цифровой код Наложение формулы на цифры Вывод шифрованного текста на экран Алгоритм дешифрования Ввод шифрованного текста из файла Ввод данных в раскодировочную алгебраическую формулу с клавиатуры Вывод расшифрованного текста на экран Наложение формулы на цифры Перевод втекст Ввод шифрованного текста с клавиатуры

17. Достоинства: • Высокая степень защиты шифровки от взлома. • Возможность создания индивидуального ключа на каждый сеанс связи. • Возможность передавать шифровку открытым текстом или файлом по незащищенным каналам связи. • Возможность отправлять СМС через Интернет на телефон. Недостатки: • Нет возможности перекопировать текст мышкой в другие компьютерные приложения.

18. Награды

19. Выводы: • За время работы над проектом в школе я узнал много интересного о шифрах и шифровальных системах. Интересно было читать об истории шифрования. Разбирать современные методы шифрации. И встречать в самых неожиданных местах (художественной литературе, фильмах, мультфильмах и компьютерных играх) использование шифров и различных методов шифрования. • Для секретности передачи информации по незащищенному каналу, для личной переписки через Интернет была разработана система с большой степенью защиты от взлома и дополнительным каналом передачи секретного ассиметричного ключа. • За время работы над проектом в ВУЗе, более глубоко изучил современные методы шифровки в современных компьютерных системах.Сделал минимизацию программного продукта и сделаны доработки для возможности использовать систему Секретной Личной Переписки (СЛП) в условиях геологической разведки.

20. Спасибо за внимание