Асаблівасці сучасных сістэм перадачы інфармацыі

На першы погляд гэтыя паняцці могуць здацца сінонімамі, аднак яны маюць зусім розныя значэнні.

Шыфрам называюць спосаб пераўтварэння інфармацыі з мэтай яе абароны ад несанкционнованих карыстальнікаў. Навуку, якая вывучае гэтыя метады і спосабы шыфравання інфармацыі называюць крыптаграфіяй. Варта адзначыць, што гістарычна ў крыптаграфіі замацаваліся некаторыя чыста ваенныя тэрміны: вораг, атака, шыфр і да т.п. - яны сапраўды адлюстроўваюць сэнс адпаведных паняццяў. Разам з тым ваенная тэрміналогія, грунтуецца на тэрміне «код» не мае нічога агульнага з тэарэтычнай крыптаграфіяй, бо за апошнія дзесяцігоддзі сфарміравана тэорыя кадавання - вялікае навуковае напрамак, якое распрацоўвае і вывучае метады абароны інфармацыі ад узнікнення выпадковых памылак на каналах сувязі. Таму выказванне «кадаваньне - гэта разнавіднасць шыфравання» з'яўляецца няправільным.

Кадаванне і шыфраванне цесна звязаныя паміж сабой, але кожны з гэтых працэсаў мае свае мэты. Кадаванне інфармацыі ажыццяўляецца для таго, каб ператварыць інфармацыю па пэўных правілах у форму, зручную для перадачы па вызначаным каналу сувязі. Асновай любога кадавання з'яўляецца сістэма злічэння як запіс матэматычнай мадэлі, на базе якой можна атрымаць любую колькасць розных кодаў. Як правіла, коды малююць двайковымі радкамі з нулёў і адзінак (такая запіс з'яўляецца натуральным для выкарыстання кампутарамі пры перадачы і захоўванні інфармацыі).

Шыфраванне інфармацыі - гэта спосаб пераўтварэння інфармацыі з мэтай іі абароны ад несанкцыянаванага доступу. Такім чынам, паведамленне шыфруецца для таго, каб яно стала незразумелым, а кадуецца - каб застацца зразумелым нават пасля перадачы па канале сувязі, на які могуць уплываць шумы. Кадаванне інфармацыі павінна скараціць Знакавыя тэксту пры абмежаванай колькасці сімвалаў (г.зн. кадаванне павінна быць аптымальным), а таксама выяўлення і выпраўлення памылак пры перадачы і захоўванні інфармацыі (кадаванне павінна быць які карэктуе).

Таму калі неабходна перадаць інфармацыю па некаторым каналу сувязі так, каб на выхадзе атрымаць праўдзівую сакрэтную інфармацыю трэба камбінаваць абодва працэсу пераўтварэння, а менавіта:

- Перавесці паведамленне некаторую сістэму злічэння (часам досыць перавесці ў двойкавую сістэму злічэння, але існуюць і іншыя, напрыклад, биноминальная, фибоначиева г.д.);

- зашыфраванае паведамленне (існуе вялікая колькасць разнастайных метадаў шыфравання, бо стварэнне шыфраў дасягае часоў антычнасці);

- Атрыманае зашыфраванае паведамленне неабходна закадаваць такім чынам, каб паведамленне на выхадзе можна было адназначна дэкадаваць;

- дэкадаваць паведамленне, павінна выявіць і выправіць памылкі, якія ўзніклі пры перадачы паведамлення;

- дэшыфраваць паведамленне паводле праведзенага шыфравання (для гэтага адпраўнік і атрымальнік павінны папярэдне ўзгадніць працэдуру шыфроўкі). Як правіла, гэтая працэдура складаецца з агульнага метаду і «ключа». Ключом называюць сукупнасць дадзеных, якія вызначаюць канкрэтнае пераўтварэнне з мноства пераўтварэнняў шыфра;

- Атрыманае паведамленне перавесці з атрыманай сістэмы злічэння ў зыходную.

Такім чынам, абарона і карэктная перадача інфармацыі патрабуюць шмат намаганняў. У наш час магутная вылічальная тэхніка значна спрашчае гэты працэс, але не заўсёды з дапамогай тэхнікі можна дэшыфраваць паведамленне, асабліва калі ключ невядомы. У сувязі з перашкодамі ў каналах сувязі інфармацыя можа скажацца, таму выкарыстоўваюцца такія прыёмы кадавання, якія дазваляюць выявіць і выправіць памылку.

Такім чынам, па канале сувязі перадаецца паведамленне. Атрыманае паведамленне правяраюць на цотнасць колькасці адзінак: калі колькасць адзінак цотная, то робім здагадка аб адсутнасці памылак, і пры дэкадаванні не прымаем апошнюю лічбу. Калі ж колькасць адзінак з'яўляецца няцотным, паведамленне перададзена з памылкамі. Недахопам такога спосабу з'яўляецца тое, што ён дазваляе толькі выявіць памылку, не выпраўляючы іх, тады як код з паўторам не толькі выяўляе, але і выпраўляе памылкі.

Такім чынам, кожны з прыведзеных спосабаў кадавання мае свае недахопы, аднак гэтыя спосабы гуляюць вялікае значэнне ў тэорыі кадавання і ляжаць у аснове пабудовы больш дасканалых кодаў. У наш час выкарыстоўваюцца коды Хэмминга, Голае, Рыда -Мюллера, Адамара і г.д ..

Адносна шыфраў як сродкі абароны інфармацыі ад несанкцыянаванага доступу існуе некалькі спосабаў, у адпаведнасці з якімі можна класіфікаваць шыфры. Звычайна ў якасці асноўнай лічаць класіфікацыю:

а) шыфры абмежаванага выкарыстання;

б) шыфры агульнага выкарыстання з адкрытым ключом;

в) шыфры агульнага выкарыстання з зачыненым ключом.

У 1963 годзе амэрыканскі матэматык Клод Шэнан з дапамогай распрацаванага ім жа метаду даследаванні шыфраў матэматычна абгрунтаваў, што ва ўсіх класічных шыфрах ў якасці тыповых кампанентаў можна вылучыць наступныя спосабы шыфравання, як шыфры мяшання і шыфры рассейвання.

Сутнасць шыфра рассейвання складаецца ў пераразмеркаванні надмернасці зыходнага, якая ёсць у розных месцах адкрытага тэксту. Для гэтага выкарыстоўваюць падстаноўкі з канчатковага ліку элементаў П, якая і з'яўляецца невядомым ключом. Такім чынам, колькасць усіх магчымых ключоў роўна П.

Пры дэшыфроўкі выкарыстоўваюць зваротную матрыцу падстаноўкі. Такое шыфраванне, хоць і не паўплывае на частату з'яўлення літар, але схавае частату з'яўлення биграмм, триграмм і г.д .. Сутнасць шыфра мяшання заключаецца ў тым, каб залежнасць паміж ключом і шыфраванні тэкстам зрабіць настолькі складанай, наколькі гэта ўвогуле магчыма. Лепш выкарыстоўваць падстаноўку блокамі з некалькіх сімвалаў алфавіту паведамлення, хоць яна прыводзіць да таго, што ключ становіцца нашмат даўжэй.

Пабудова сучаснай криптологии як навукі грунтуецца на сукупнасці паняццяў і фактаў матэматыкі, фізікі, тэорыі інфармацыі і да т.п .. Аднак, нягледзячы на складанасць, багацце тэарэтычных дасягненняў криптологии шырока выкарыстоўваецца ў паўсядзённым жыцці, напрыклад, у пластыкавых картках, у электроннай пошце, у сістэмах банкаўскіх плацяжоў, пры увядзенні баз дадзеных, сістэмах электроннага галасавання і г.д ..