Криптография

Клод Элвуд Шеннон был личностью незаурядной. Его вклад в математику, информатику и кибернетику огромен. Ведь именно он в 1937 году (в возрасте 21 года) написал и защитил диссертацию, в которой связал воедино булеву алгебру с переключающимися электроцепями. Его открытие легло в основу устройства всех без исключения современных компьютеров.

Во время Второй мировой войны Шеннон работал в научных подразделениях Министерства обороны США, где занимался системами координации между подразделениями воздушной обороны и отдельными стрелковыми расчетами. А в 1941 году он представил работу о способах шифрования данных, где доказал создание абсолютно устойчивого невзламываемого алгоритма кодирования и продемонстрировал способ построения сложной криптозащиты из серии простых математических преобразований. Этот труд некоторое время был доступен только для специалистов секретной связи, но в октябре 1949 года Шеннон получил разрешение опубликовать его в научном журнале.

Статья "Теория связи в секретных системах" произвела настоящий фурор и привлекла к новой математической задаче множество талантливых молодых ученых, желавших попробовать свои силы на поприще кодирования и шифрования. Так зародилась новая научная дисциплина – криптография. Многие из идей Шеннона оказались провидческими, и он, дожив до 85 лет (он скончался в 2001 году), так и не увидел реализации многих из них. А современные люди пользуются многими плодами трудов этого выдающегося американского ученого, ничего не зная о нем.

О роли криптографии в современном мире рассказал сотрудник Института проблем информационной безопасности МГУ, кандидат физико-технических наук Кирилл Трушин.

"Несмотря на то, что криптография шагнула далеко вперед, в ее основе лежат принципы, заложенные в начале прошлого столетия – еще задолго до публикации статьи Клода Шеннона – инженером и математиком Гилбертом Вернамом. А самый древний код, известный науке, относится ко времени правления Юлия Цезаря и носит его имя.

Но заслуги Шеннона очевидны. Он стер границы между кибернетикой и криптографией. Если посмотреть на компьютер и внимательно изучить его программную начинку всех уровней, то окажется, что принципы криптографии используются в нем повсеместно. Шифрование используется при обмене пакетами данных, электронной переписке, архивировании файлов и множестве других операций. Мобильная связь и радиотелефоны стандарта DECT тоже относятся к криптографическим устройствам, которые кодируют передаваемые сигналы таким образом, чтобы их могло распознать и воспроизвести только принимающее устройство.

К другим примерам криптографии в быту можно отнести и различные смарт-устройства, например банковские карты, электронные пропуска и проездные билеты с RFID-микросхемой. В них используется шифрование разной глубины сложности, но все они, без сомнений, являются носителями секретного ключа доступа. Фактически, криптографические алгоритмы и механизмы окружают нас со всех сторон. Ведь информация является самым ценным товаром на Земле, поэтому важная задача науки – оберегать ее от посторонних. И в будущем ситуация вряд ли изменится.

Однако у всех криптоалгоритмов современности есть один существенный недостаток – они используют при кодировании формальную логику, а, значит, могут быть подвергнуты обратному инжинерингу, то есть декодированы. В плане решения этой проблемы сейчас все больше внимания уделяется так называемой "квантовой криптографии", использующей принцип неопределенности квантовых объектов.

Согласно квантовой теории, ни одна система не может оставаться неизменной, если с ней произведены какие-либо манипуляции. Вместе с тем, квантовая механика также подразумевает, что наблюдение за системой является деятельным актом и отражается на ее состоянии. В результате, в случае если между приемником и передатчиком оказывается "третья сторона", передаваемое сообщение оказывается нарушенным и не подлежит дешифровке.

У подобных систем было несколько слабых сторон, позволяющих их компрометировать. Но последние разработки в этой области устранили все недостатки, и теперь квантовая криптография – самый перспективный и безопасный метод шифрования в мире. Но она является лишь новой реализацией старых принципов, изложенных 60 лет назад Клодом Шенноном".