Развитие криптографии в России с древнейших времен до 1812г. Странные русские письмена встречаются, начиная с самой древности. Одни лингвисты считают. - презентация

1

2

3 Развитие криптографии в России с древнейших времен до 1812г. Странные русские письмена встречаются, начиная с самой древности. Одни лингвисты считают их остатками древней системы письменности - чертами и резами, вытесненной кириллическим алфавитом, другие - культовыми или календарными знаками и лишь немногие - настоящими шифрами. Кроме того, есть двуязычные тексты, выполненные резами и буквицей. Поэтому древние системы письменности хоть и слабо, но известны. Чаще всего за шифры принимаются руны венедов, содержащие около 16 символов, которых явно недостаточно для передачи всех славянских звуков. Интересно заметить близость славянских рунических знаков фракийским, редкие письменные памятники которых относятся к первому тысячелетию до н.э. Бесспорно, что уже с XIV века в Новгороде существовала техника тайного письма, продолжение которой можно найти в шифровках русских дипломатических документов позднейших времен. Это были шифры простой замены, даже скорее коды, потому что кроме букв встречаются символы странных очертаний. С основанием московской Патриаршей библиотеки создается реальная возможность заимствования передовых западных шифровальных систем. Необходимость улучшения состояния государевой службы шифрования, входящей в Посольский приказ, особенно стала чувствоваться в конце XVII века, когда усилиями русской дипломатической службы начали расширяться международные связи Москвы. Коренным образом положение меняется при Петре I. В Петербурге появилась "Цифирная палата", задачами которой было развитие и использование систем шифрования.

4 Криптографическая деятельность в период отечественной войны 1812г. В 1812 году Наполеон начал войну против России. Русские дешифровальщики сыграли значительную роль в разгроме его армии. В ходе военных действий русские дешифровальщики вскрыли не только простейшие шифры для связи с небольшими подразделениями, но и Большой и Малый шифры Императора. Несмотря на то, что эти шифры являлись недостаточно стойкими, французы им полностью доверяли. Они не верили в интеллектуальные способности российских дешифровальщиков и считали, что в России даже слабые шифры будут обеспечивать тайну переписки. История показала, что они сильно ошиблись. Российский император Александр I в разговоре с командующим одного из корпусов армии Наполеона - маршалом Макдональдом сказал: "Конечно, нам очень много помогало то, что мы всегда знали намерения вашего императора из его собственных депеш. Во время последних операций в стране были большие недовольства, и нам удалось захватить много депеш". "Я считаю очень странным, что Вы смогли их прочесть, - заметил Макдональд, - кто-нибудь, наверное, выдал вам ключ?" Александр возмутился: "Отнюдь нет! Я даю вам честное слово, что ничего подобного не имело места. Мы дешифровали их". Использовавшиеся в военных сетях связи российские шифры по сложности их дешифрования были аналогичны французским, однако российское руководство уделяло гораздо большее внимание их правильному использованию. Полученные из дешифрованных сообщений сведения своевременно передавались командованию армии и высшему политическому руководству, включая царя.

5 "Великий французский код" образца 1812 года:

6

7 Барон Шиллинг фон Канштадт Шиллинг-изобретатель биграммного шифра, который являлся комбинацией шифра перестановки с шифром многозначной замены на биграммах (двухбуквенных сочетаниях). Соответственно шифрвеличинами были не буквы, а биграммы. Шифробозначениями являлись числа, по два на каждую биграмму. Важно при этом заметить, что шифровались не две рядом стоящие в открытом тексте буквы, а пара букв, разделенных некоторым заранее оговоренным расстоянии Т друг от друга. Для реализации своего способа шифрования Шиллинг предложил механическое устройство - наборно-разборную таблицу, наклеенную на коленкор. Срок действия шифра был определен в 6 лет.

8 Шифры П. Л. Шиллинга использовались вплоть до начала ХХ века. В основном они были ориентированы на французский язык. Эти шифры в неизменном виде использовались около 20 лет. В 1837 году барон Н. Ф. Дризен разработал шифр так называемой "биклавной системы". Шифр был ориентирован на использование французского языка, то есть на латинский алфавит. Основной элемент шифра (долговременный ключ) представлял собой таблицу размером 26х26. Столбцы таблицы обозначались буквами латинского алфавита A,B,C,…,Z. В столбцах буквы алфавита располагались в порядке, определяемом ключом. Строки таблицы обозначались 23 буквами алфавита (исключались К, W, Y) и тремя знаками препинания: точкой, запятой, тире. Буквы открытого текста К, W, Y заменялись на двухбуквенные сочетания по следующему правилу К = qq, W = vv, Y = ii, знак ";" заменялся на знак ".," и т. д. Второй частью шифра были так называемые "полоски". В комплекте их было 24. На каждые сутки из комплекта в строго определенном порядке извлекалось по 8 полосок. Полоска представляла собой набор 20 букв латинского алфавита. Здесь допускалось и повторение букв.

9

10 Кодвеличины располагаются в алфавитном порядке. Кодобозначения были цифровые - от 3 до 5 десятичных цифр, они располагались в порядке возрастания чисел. При шифровании применялась одна и та же кодовая книга, в которой и кодвелечины, и кодобозначения располагались в естественном порядке. В последнем случае одной кодвеличине могли соответствовать несколько кодобозначений. Для повышения оперативности работы шифровальщика были необходимы две книги (кодирования и декодирования), причем в книге декодирования кодобозначения (числа) располагались в порядке их возрастания, в книге кодирования кодвеличины располагались в лексикографическом порядке, а кодобозначения были произвольными.

11 Шифры Военного министерства. -Шифрами пользовался российский император и члены императорской фамилии, занимающие высшие военные посты. -Шифры представляли собой коды достаточно малого объема (до 1000 словарных величин), кодобозначениями в которых являлись трех-, четырехзначные числа. -Кодовые книги периодически сменялись. Коды использовались без перешифрования, в них вводились пустышки, коих рекомендовалось использовать по две-три в каждой строке. -Помимо шифра Николай II пользовался и кодом. Объем кода составлял словарных величин. В нем кодобозначения были многозначными. -Имел место шифр пропорциональной замены на уровне кодобозначений. Эти обозначения были цифровые, трех-, четырехзначные.

12 Шифры МВД Шифр жандармерии представлял собой набор из 30 простых замен. Букве открытого текста соответствовало двухзначное число. Номер применяемой замены проставлялся в открытом виде в начале сообщения Адрес и подпись не шифровались. Другой используемый шифр представлял собой кодовую книгу на 110 величин кодобозначения - цифр и двузначных чисел. Агентурные шифры России Решетка (квадрат) Кардана, маршрутные перестановки, вертикальные перестановки и т. д. Маршрутные шифры заключаются в выписке текста в прямоугольник и считывании букв шифрованного текста по заранее оговоренному "маршруту": по диагоналям, вертикалям, "зигзагами" и т. д.

13 Русско-японская война 1904 года С точки зрения истории криптографии главным событием русско-японской войны стало активное использование обеими сторонами радио. Россия стала пионером в новых видах боевых действий – радиоразведке и радиоэлектронной борьбе. У одного из российских агентов был осведомитель – немецкий подданный К. Э. Маукиш, занимавший должность переводчика китайского адмиралтейства. С его помощью были добыты секретные кодовые книги Японии. Сведения, полученные с помощью этих книг, оказались значительными. Были раскрыты планы Японии по завоеванию провинций Китая и Кореи. Для связи с агентурой использовалось шифрование. Так, отправившийся в Японию англичанин Коллинз должен был поддерживать связь с центром по телеграфу с помощью «особого шифра». Некоторые разведывательные данные поступали от дипломатов, морских атташе, чиновников Министерства финансов. Но, несмотря на некоторые успехи, в целом разведывательная служба России работала бессистемно: общей программы не было. Наряду с разведывательной деятельностью военное и политическое руководство России в начале ХХ века стало уделять внимание контрразведывательной работе. В начале 1903 года было образовано разведочное отделение Главного штаба Российской империи. Оно сразу же начало активно противодействовать деятельности иностранных разведок в стране. Одним из первых успехов новой спецслужбы был арест в феврале 1904 года японского шпиона ротмистра Ивкова.

14 После Октябрьской революции 1917 год необходимость организации новой системы государственного управления потребовала коренной перестройки криптографической службы России, которая в молодой Советской республике создавалась заново. Необходимость организации службы, которая осуществляла бы централизованное управление шифровально-дешифровальным делом, стала очевидной для руководителей государства в годы Гражданской войны. Так как умение держать в тайне информацию о себе и получать таковую о противнике является одним из важнейших факторов победы.

15 Криптографическая деятельность в белых армиях. Белогвардейцы унаследовали от царской армии шифровальные и радиотехнические средства. Кадры опытных специалистов криптографической службы царской России в основном оказались на стороне белых. Радиосвязь поддерживалась между армиями А. В. Колчака, Н. Н. Юденича, А. И. Деникина и внутри армий для управления войсками, для переговоров со своими представителями за рубежом. Передаваемая по радио информация в обязательном порядке шифровалась, но если краткие сообщения подвергались этой процедуре целиком, то в длинных иногда шифровались лишь отрывки, содержащие важные сведения. Такое "частичное" шифрование отрицательно сказывалось на стойкости. При передаче сообщений часто возникали помехи, которые не позволяли адресатам расшифровать получаемые ими телеграммы. Шифровальное дело здесь было поставлено на более высоком уровне, чем в Красной Армии. Министерство иностранных дел колчаковского правительства включало цифирное отделение, сохранившее свое название, традиции и техническую базу царской шифровальной службы. Белые широко использовали шифры и коды, разработанные еще до революции. Вместе с тем они создавали и новые шифры.. В феврале 1919 года цифирным отделением Министерства иностранных дел были изготовлены два "перешифровальных ключа" ( 560 и 570) В июле 1919 года цифирным отделением была завершена работа над изданием нового кода, объемом 8000 словарных величин, а вскоре еще одного - новой буквенно-слоговой таблицы.Для шифрования сообщений белогвардейцы использовали буквенно-слоговые разнозначные таблицы замены. Срок действия таких шифров определялся в полгода. Использовались коды объемом в несколько тысяч словарных величин. Коды были в основном алфавитные, редко использовались неалфавитные небольшого объема, в которых имелось некоторое число пустышек. Известно, что в период с 1918 по 1920 год почти все шифрованные сообщения РККА и советской дипломатии успешно читались белогвардейцами.

16 Криптографическая деятельность молодой Советской республики. Применялись шифры дореволюционной России или разработанные ранее подпольные шифры. Специалисты оказались разбросанными по различным полевым штабам Красной Армии, возглавляя в них шифровальные группы. Рассмотрим шифры, применявшиеся на линиях связи молодой Советской республики. В основном это были шифры простой и пропорциональной замены. В период борьбы с Врангелем советской стороной применялся шифр "Республика", представлявший собой "шифр Виженера" с чередованием букв алфавита внутри квадрата в соответствии с ключом-лозунгом. Не менее широко применялись шифры "Москва" и "Секунда". Шифр "Москва" также представлял собой "шифр Виженера", где в качестве лозунга использовался тот же открытый текст, но сдвинутый на один шаг вправо, иначе процесс дешифрования был бы невозможен. При этом первая буква лозунга была заранее оговоренной и менялась в соответствии с расписанием. Шифр "Секунда" был обычным шифром замены на 9, 2, 13 колонок. В годах были разработаны и применялись более стойкие шифры "Пулемет", "Агитатор", Крайне плохо обстояло дело с дешифрованием иностранной и военной переписки. В Красной Армии не было организованной дешифровальной службы. При обработке материалов, полученных радиоразведкой, использовался криптоанализ. 5 мая 1921 года постановлением Малого Совнаркома при ВЧК был создан Специальный отдел, который занимался"постановкой шифровального дела в РСФСР... и подготовкой кадров необходимых специалистов". Начальником его и одновременно членом коллегии ВЧК назначен Г. И. Бокий.

17 Создание в 30-е годы в Ленинграде отечественной шифровальной техники Советская шифровальная аппаратура была разработана "с чистого листа" практически за два года, а на организацию ее серийного производства ушло менее года. В Советской республике в это время никакой шифровальной техники не существовало. Первая попытка создать электромеханический шифратор была предпринята не криптографами и не шифровальщиками. Это сделали в 1923 году специалисты Особого технического бюро по военным изобретениям специального назначения. Остехбюро было создано 18 июня 1921 года Постановлением Совета Труда и Обороны, как филиал московского НИИ-20, занимавшегося разработками в области радиотехники для нужд армии и флота. Возглавил новое ведомство талантливейший российский изобретатель В. И. Бекаури. В процессе этой работы им пришлось изучить и использовать основы криптографии, сделать первые шаги в области создания имитостойких кодов, а также решить ряд других технических вопросов. В 1923 году был разработан и изготовлен действующий макет дискового шифратора. Одна из первых попыток механизировать процесс шифрования и создание отечественной шифровальной машины была предпринята шифровальщиками-моряками в январе 1929 года. В 1929 году советские моряки поставили вопрос о создании не просто машины предварительного шифрования, а машины линейного шифрования. в 1932 году в 8 отделе штаба РККА были разработаны и изготовлены два раздельных шифрующих устройства. Это были специальные электромеханические трансмиттеры для шифровальных машин с внешним носителем шифра. Одновременно с этим сотрудники Спецотдела приступили к составлению проекта технического задания на конструирование отечественной шифровальной машины.

18 В конце 1933 года в Москве была сформирована рабочая группа из специалистов Спецотдела НКВД и командиров штаба РККА, которой было поручено отобрать из предприятий Москвы и Ленинграда наиболее пригодные для разработки и выпуска отечественной шифровальной техники. Было решено создать на заводе имени А. А. Кулакова научно-производственную структуру по разработке и выпуску техники особой секретности. Завод Гейслера, построен в 1896 году (позднее - завод им. А. А. Кулакова)

19 1-й опытный образец советской шифровальной машины, получившей название ШМВ –1,был создан в 1932году. В том же году были разработаны опытные образцы механических шифрующих приспособлений к телеграфным аппаратам. ШМВ-1 не пошла в серию, однако послужила прототипом для последующего создания новых серийных образцов. И вскоре, 31 января 1934 года начальник Главного штаба РККА маршал Егоров А.И. утверждает Акт о принятии на вооружение электромеханической шифровальной машины В-4, получившей впоследствии индекс М-100. Именно с этого образца инженерно- криптографической мысли начался отсчет создания серии шифровальных машин, обеспечивающих и поныне гарантированную стойкость применяемых шифров. Шифровальная машина М-100 состояла из трех основных узлов (клавиатура с контактными группами, лентопротяжный механизм с трансмиттером и приспособление, устанавливаемое на клавиатуру пишущей машинки) и семи дополнительных. Общий вес комплекта достигал 141 килограмма. Только одни аккумуляторы для автономного питания электрической части машины весили 32 килограмма. Тем не менее, данная техника выпускалась серийно и в 1938 году была успешно испытана в боевых условиях на Хасане, в 1939 году – на Халхин - Голе, в Испании и в годах – во время финской войны.

20 К началу Великой Отечественной войны было принято на вооружение шифрорганов СССР свыше 150 комплектов К-37 и 96 комплектов М-100. К июню 1941 года всего на шифровальной службе насчитывалось 1857 человек. Шифровальная техника позволила в 5-6 раз по сравнению с ручным способом повысить скорость обработки телеграмм, сохраняя при этом гарантированную стойкость передаваемых сообщений. С самого начала войны фашистские дешифровальщики пытались прочесть перехваченные советские криптограммы, обработанные машинными шифрами. Но все их попытки были тщетны! Плененные специалисты дешифровальной службы рассказывали, что наши криптограммы были нечитаемы и с 1942 года больше не перехватывались. Было ясно, что уникальная система машинного шифрования русских может быть уязвима только при наличии самой шифртехники и ключей к ней. Приказ Гитлера по вермахту от августа 1942 года гласил: …кто возьмет в плен русского шифровальщика, либо захватит русскую шифровальную технику, будет награжден Железным крестом, отпуском на родину и обеспечен работой в Берлине, а после окончания войны – поместьем в Крыму. Приказ не был выполнен. К чести советских шифровальщиков, они были преданны своему делу!

21 Накануне Курской битвы буквально за сутки до начала сражения наши дешифровальщики вскрыли шифрованный приказ Гитлера о наступлении. С помощью атаки «открытый-шифрованный текст» криптограмма была раскрыта. Она подтвердила информацию из других источников, в том числе информацию из Великобритании и сообщения от нашего знаменитого разведчика Н. Кузнецова, назвавшего дату наступления немецких войск под Курском. Приказ Гитлера войскам гласил: «Этому наступлению придается решающее значение. Оно должно завершиться быстрым и решающим успехом...». Для проведения операции на флангах Курского выступа были сосредоточены 50 отборных дивизий, орудий, 2700 танков и свыше 2000 самолетов. В дешифрованном приказе указывалось, что наступление начнется следующим утром. Не верить этой информации было нельзя. Поэтому в 2 часа 20 минут советские войска начали артиллерийскую контрподготовку, которая причинила немцам, сосредоточенным на исходных рубежах, значительный ущерб. Успех криптографов стал одним из значительных факторов, приведших к победе под Курском.

22 На машинную шифрсвязь в годы войны легла основная нагрузка при передаче секретных телеграмм. Только в 8 Управлении РККА за период с 1941 по 1945 годы было обработано свыше 1,6 миллионов шифртелеграмм и кодограмм. Порой нагрузка на шифрработников 8-го Управления доходила до 1500 телеграмм в сутки. В штабах фронтов нормой считалась суточная нагрузка до 400 телеграмм, в штабах армии – до 60. За время Великой Отечественной войны ушли на фронт более 5 тысяч специалистов-шифровальщиков. К концу 1944 года в 130 шифрорганах Красной Армии имелась на вооружении шифровальная и кодировочная машина, а к исходу войны уже находилось 396 комплектов техники специальной связи. Офицеры-конструкторы 8-го Управления ГШ в годы войны занимались не только созданием новых образцов шифртехники. Внедрение ее в войска, обучение работе – было их основным занятием. В конце 1945 года были подведены итоги эксплуатации шифровально- кодировочной техники в действующей армии. В это же время проводится исследовательская работа по дальнейшему повышению криптостойкости применяемой техники, и намечаются пути и направления по созданию новых образцов аппаратуры с гарантированной стойкостью. Наряду с шифром гаммирования все большее применение находит шифр колонной замены, техническая реализация которого была заложена еще в 30-е годы в дисковой кодировочной машине К-37. Больше внимания стало уделяться техническому обеспечению вопросов безопасного применения шифровальной и кодировочной техники. Неоценимый вклад внес в решение этой проблемы Козлов М.С., разработав один из важнейших узлов, предотвращающий двойное использование одной и той же гаммы.

23 Заканчивались сороковые - роковые годы нашего столетия. Страна восстанавливала разрушенное хозяйство, залечивала нанесенные войной раны. Шифровальная служба государства прочно и окончательно заняла свои позиции во всех сферах, где были государственные и военные секреты. В войска и конструкторские бюро приходило новое поколение шифровальщиков – криптографов, обученных нестареющим принципам избранного дела – компетентности, преданности и чести. Интеллигенция армии - так до сих пор называют работников скрытого фронта.

24 Криптография и криптанализ стали особенно актуальными во время второй мировой войны. До сих пор известны не все детали истории разработки методов криптанализа, приведшей, в частности, к появлению первых компьютеров. Больших успехов добился американец Клод Шеннон, который разработал количественные теории коммуникации и секретности, введя дискретную меру информации - бит (подобные результаты были получены в Британии Аланом Тьюрингом и в СССР Алексеем Котельниковым, однако их работы в области криптологии остаются секретными и поныне). Казалось, криптология должна была окончательно стать на научную основу и превратиться в математическую дисциплину. Однако вплоть до шестидесятых-семидесятых годов XX века рынок практических криптографических приложений был ограничен в основном военной и дипломатической сферами, а криптология, соответственно, оставалась «эзотерической» областью знаний - не только в том смысле, что ею занимался узкий круг людей, но и в смысле отсутствия нормальной ученой и академической среды.

25 Радикальные перемены в способах применения криптологических знаний приходятся на последнюю четверть XX века. Компьютеризация бизнеса и общества, появление региональных и глобальных сетей обмена цифровой информацией привели к спросу на массовые криптографические приложения, способные защитить гражданские права и коммерчески ценную информацию в «прозрачном» цифровом мире. В отличие от понятия криптосистемы (которую теперь называют «симметричной криптосистемой»), криптосистема с открытым ключом (асимметричная) не требует наличия общего секретного ключа у каждой пары абонентов. Криптография с открытым ключом дала возможность развернуть массовые криптосистемы, расширила область самой криптологии, включив в нее задачи обеспечения конфиденциальности, аутентификации информации и идентификации контрагента в цифровой коммуникации («цифровая подпись», формируемая с помощью закрытого ключа и проверяемая с помощью открытого). Позднее понятие криптосистемы было расширено до понятия «криптопротокола» - последовательности шагов, исполняемых партнерами в распределенных вычислениях, позволяющей решать более широкий круг задач, не обязательно ограниченных обеспечением секретности или аутентификации. В 80-х изучение свойств вновь сконструированных так называемых «особых протоколов цифровой подписи» позволило создать прототипы систем «цифровой наличности», систем тайного цифрового голосования, строго анонимной коммуникации. В России развитие гражданской криптологии и криптографии началось лишь после падения советской власти. Оно все еще сдерживается недостатком гражданских кадров и попытками вмешательства военизированных организаций. За последние годы было опубликовано несколько серьезных книг, ряд разработчиков получили неплохие результаты, рынок и признание, в том числе за рубежом. Все больше российских программистов работает в международных криптографических проектах.