В 1750-х годах в России от шифров стали требовать алфавиты мощностью более чем в тысячу символов.
Соболева Т. А. Введение // История шифровального дела в России. – М.: ОЛМА-ПРЕСС Образование, 2002. – 512 с. – (Досье). – 5000 экз. – ISBN 5-224-03634-8.
Таким образом, осуществлялась защита от частотного криптоанализа, и можно было зашифровать сообщение, части которого написаны на нескольких языках.
В 18 веке Бенедикт Арнольд, генерал армии США, использовал «кодовую книгу», копия которой должна быть у каждого отправителя и получателя сообщений. Шифр состоял в указании позиции слова в книге, в том числе страницы, строки и номера в строке. Данный метод получил название книжного шифра.
Fred Cohen. A Short History of Cryptography // Introductory Information Protection. – 1987. – ISBN 1-878109-05-7
В 1790-х годах будущий президент США Томас Джефферсон построил одну из первых механических роторных машин, упрощавшей использование полиалфавитных шифров.
Криптография от Средних веков до Нового времени
Однако распространение роторные машины получили лишь в начале XX века.
Баричев С. Г., Гончаров В. В., Серов Р. Е. История криптографии // Основы современной криптографии – М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 175 с. – (Специальность. Для высших учебных заведений) – ISBN 978-5-93517-075-2
Шифровальное устройство М-94
Значительный толчок криптографии дало изобретение телеграфа. Сама передача данных перестала быть секретной, и сообщение, в теории, мог перехватить кто угодно. Интерес к криптографии возрос, в том числе и среди простого населения, в результате чего многие попытались создать индивидуальные системы шифрования. Преимущество телеграфа было явным и на поле боя, где командующий должен был отдавать немедленные приказания по всей линии фронта или хотя бы на всём поле сражения, а также получать информацию с мест событий. Это послужило толчком к развитию полевых шифров. Армия США использовала шифр Виженера с коротким ключевым словом до 1863 года.
Fred Cohen. A Short History of Cryptography // Introductory Information Protection. – 1987. – ISBN 1-878109-05-7
В 1854 году Чарлз Уитстон описал, а Лион Плейфер добился применения британскими вооружёнными силами нового шифра, как его позже назовут – шифра Плейфера. Его особенностью была относительная простота использования, хотя этот шифр являлся одним из первых, в котором применялась замена биграмм вместо отдельных букв. Поэтому его использовали для шифрования важной, но не очень секретной информации во время боя – через то время, которое противник потратит на взлом шифра, информация станет уже неактуальной.
Бабаш А. В., Шанкин Г. П. История криптографии. Часть I. – М.: Гелиос АРВ, 2002. – 240 с. – 3000 экз. – ISBN 5-85438-043-9.
Шифр использовался вплоть до Второй мировой войны.
Fred Cohen. A Short History of Cryptography // Introductory Information Protection. – 1987. – ISBN 1-878109-05-7
Суть шифра разберём позже.
В 1863 году Фридрих Касиски опубликовал метод, впоследствии названный его именем, позволявший быстро и эффективно вскрывать практически любые шифры того времени. Метод состоял из двух частей – определение периода шифра
Fred Cohen. A Short History of Cryptography // Introductory Information Protection. – 1987. – ISBN 1-878109-05-7
(через сколько символов повторяются одинаковые символы в шифровке, путём вычисления наименьшего общего делителя можно установить длину ключа шифра)
и дешифровка текста с использованием частотного криптоанализа.
Fred Cohen. A Short History of Cryptography // Introductory Information Protection. – 1987. – ISBN 1-878109-05-7
В 1883 году Огюст Керкгоффс описал требования, которым должна удовлетворять защищённая система. Одно из них звучит так:
«Нужно, чтобы не требовалось сохранение всей системы шифрования в тайне; попадание системы в руки врага не должно причинять неудобств»
Auguste Kerckhoffs. La cryptographie militaire. – Journal des sciences militaires, 1883.
Оно широко применяется в криптографии и сейчас известно как принцип Керкгоффса. То есть секретными должны быть только ключи шифрования, но не сам алгоритм. Так до этого, например, на Руси
слова «шифр» и «ключ» до 20 века были синонимами: ключом называли принцип шифрования, а его раскрытие означало гибель шифра.
Токарева Н Н. Об истории криптографии в России // ПДМ. – 2012. – Декабрь. – С. 82—107.
Принцип Керкгоффса направлен на то, чтобы сделать безопасность алгоритмов и протоколов независимой от их секретности; открытость не должна влиять на безопасность.
Mann, Charles C. (September 2002), Homeland Insecurity, The Atlantic Monthly
Использование безопасной криптографии заменяет сложную проблему обеспечения безопасности сообщений гораздо более управляемой: хранением относительно небольших ключей в безопасности. Хранить используемые методы в секрете сложнее, особенно в долгосрочной перспективе, как и изменять их после развертывания системы.
Savard, John J. G. A Cryptographic Compendium. The Ideal Cipher. – 1998, 1999.
Другими словами, при оценке надёжности шифрования необходимо предполагать, что противник знает об используемой системе шифрования всё, кроме применяемых ключей
Принцип Керкгоффса – Википедия
и нужно проектировать системы, исходя из предположения, что противник с ними полностью ознакомится.
МАКСИМА ШЕННОНА
Friedrich L. Bauer. Decrypted Secrets: Methods and Maxims of Cryptology (англ.). – 4th, Revised & Extended Edition. – Springer, 2007. – 504 p. – ISBN 9783662047378.
Сокрытие алгоритма снижает вероятность нахождения и исправления уязвимостей и увеличивает вероятность того, что они могут, и будут использоваться злоумышленниками.
Открытое обсуждение и анализ алгоритмов выявляют слабые стороны, о которых не думали первоначальные авторы, и тем самым приводят к созданию более совершенных и более безопасных алгоритмов.
Однако, не все согласны с этим принципом – так АНБ США хранит свои алгоритмы в секрете, а в некоторых компаниях принято хранить в тайне внутреннюю работу системы.
Они утверждают, что безопасность через неясность делает продукт более безопасным и менее уязвимым для атак. Противоположным аргументом является то, что безопасность через неясность может привести ко многим реальным атакам. Разработчики не должны недооценивать хитрость злоумышленников и никогда не должны пренебрегать данным принципом.
При работе с шифрами не стоит забывать о самом главном слабом месте любого шифра – человеческий фактор. Поэтому организационные меры порой важнее самого шифра. Так, например, Россия похитила кодовую книгу посла США в Бухаресте, а из-за того, что посол не доложил начальству о пропаже (видимо, боясь наказания), а просто пользовался аналогичной кодовой книгой другого посла, российская сторона смогла читать переписку США со своими послами вплоть до Первой мировой.
Благодаря помощи русских, захвативших кодовую книгу с затонувшего германского крейсера «Магдебург», а также собственным подобным операциям, англичане сумели разгадать принцип выбора шифров Германией. Чтение их переписки дало значительный вклад в уничтожение германских подводных лодок.
Анин, Б. Ю.. Англичане. Истоки. Со дна морского. // Радиоэлектронный шпионаж. – М.: Центрполиграф, 2000. – С. 307—310. – (Секретная папка). – 10 000 экз. – ISBN 5-227-00659-8.
Также есть риск «человека посередине»:
С помощью ложного приказа, отправленного английским агентом немецким шифром, недалеко от Южной Америки была уничтожена целая эскадра. А с помощью подложного английского кода, попавшего в руки Антанте в мае 1915 года, англичане не раз вводили Германию в заблуждение, заставив, например, в сентябре 1916 года оттянуть значительные силы для отражения мифической десантной атаки.
Анин, Б. Ю.. Англичане. Истоки. Игра в поддавки. // Радиоэлектронный шпионаж. – М.: Центрполиграф, 2000. – С. 310—313. – (Секретная папка). – 10 000 экз. – ISBN 5-227-00659-8.
Именно поэтому важным свойством современных шифров является не только конфиденциальность, но и аутентичность (возможность проверить кто отправил сообщение).
В СССР криптография была полностью закрытой дисциплиной, которая использовалась исключительно для нужд обороны и государственной безопасности, а потому не было необходимости в публичном освещении достижений в этой области.
Сокровищница отечественной криптографии
Наиболее известным результатом работы криптоаналитиков времени Первой мировой войны (1917г.) является расшифровка телеграммы министра иностранных дел Германии Циммермана немецкому послу в США, подтолкнувшая США к вступлению в войну на стороне Антанты.
М. А. Партала. Радиоразведка балтийского флота в Первую мировую войну
До этого американская пресса симпатизировала Британии не больше, чем Германии, а подавляющее большинство американцев хотели бы избежать участия США в войне в Европе. Телеграмма была перехвачена сразу после отправки. Криптоаналитики «Комнаты 40» Британского Адмиралтейства получили копию для дешифровки. В Телеграмме был использован шифр 0075, который был уже частично взломан в Комнате 40. Для Британского правительства телеграмма была блестящей возможностью заставить Соединённые Штаты вступить в Первую мировую войну на стороне союзников.
Необходимо было
принять определённые меры предосторожности дипломатического характера
«Why was the Zimmerman Telegram so important?», BBC News, 17.01.2017
– нужно было не показывать, что Британия прослушивает США (Для этого уже после взлома достали копию телеграммы из Мексики – немецкий посол переотправил её в Мексику.
Эта копия беспрепятственно могла быть передана американцам. Она была зашифрована кодом 13040, образец которого Британия заполучила в Месопотамии, и таким образом к середине февраля у Британии появился полный текст).
Та самая телеграмма, и использовавшиеся номенклаторы.
Также нужно было не выдавать, что коды Германии взломаны (Заявили, что в Мексике была уже расшифрованная версия телеграммы. Немецкое правительство отказалось рассматривать возможность взлома кода, вместо этого оно поручило фон Экхарду найти шпиона в посольстве в Мексике). После этого мексиканская телеграмма была передана в США и была опубликована в печати как достижение американской разведки.
Содержание телеграммы Циммермана (привлечение Мексики в войну на стороне Германии против США) привело к резкому росту антигерманских настроений в Америке и Конгресс США официально утратил нейтралитет, объявив войну Германии.
О проекте
О подписке