Sejak dahulu kala, sandi telah digunakan untuk menyimpan rahasia. Salah satu sistem sandi paling kuno, informasi tentang sejarah yang telah dibawa kepada kita, berkeliaran. Itu digunakan oleh orang Yunani kuno sejauh abad ke-5 SM. Pada masa itu, Sparta, didukung oleh Persia, mengobarkan perang melawan Athena. Jenderal Spartan Lysander mulai mencurigai Persia melakukan permainan ganda. Dia sangat membutuhkan informasi yang benar tentang niat mereka. Pada saat yang paling kritis, seorang budak utusan tiba dari kamp Persia dengan sebuah surat resmi. Setelah membaca surat itu, Lysander meminta ikat pinggang dari utusan itu. Ternyata di sabuk ini seorang teman setia (sekarang kita akan mengatakan "agen rahasia") Lysandra menulis pesan terenkripsi. Di ikat pinggang utusan, berbagai surat ditulis dalam kekacauan, yang tidak menambahkan kata-kata. Selain itu, huruf-huruf itu ditulis tidak di sepanjang pinggang, tetapi melintang. Lysander mengambil silinder kayu dengan diameter tertentu (berkeliaran), melilitkan sabuk pembawa pesan di sekitarnya sedemikian rupa sehingga tepi sabuk menjadi tertutup, dan pada sabuk di sepanjang generatrix silinder pesan yang dia tunggu berjajar ke atas. Ternyata Persia sedang merencanakan untuk menyerang Spartan dengan tusukan mendadak dari belakang dan membunuh pendukung Lysander. Setelah menerima pesan ini, Lysander tiba-tiba dan diam-diam mendarat di dekat lokasi pasukan Persia dan dengan pukulan tiba-tiba mengalahkan mereka. Ini adalah salah satu kasus pertama yang diketahui dalam sejarah di mana pesan sandi memainkan peran yang sangat penting.
Itu adalah sandi permutasi, teks sandi yang terdiri dari huruf-huruf plaintext yang disusun ulang menurut hukum tertentu, tetapi tidak diketahui oleh pihak luar. Sistem cipher di sini adalah permutasi huruf, tindakannya adalah penggulungan sabuk di sekitar pengembaraan. Kunci sandi adalah diameter pengembaraan. Jelas bahwa pengirim dan penerima pesan harus memiliki tali dengan diameter yang sama. Hal ini sejalan dengan aturan bahwa kunci enkripsi harus diketahui oleh pengirim dan penerima. Berkelana adalah jenis sandi yang paling sederhana. Cukup untuk mengambil beberapa pengembaraan dengan berbagai diameter, dan setelah melilitkan sabuk pada salah satunya, teks biasa akan muncul. Sistem enkripsi ini didekripsi pada zaman kuno. Sabuk itu dililitkan pada pengembaraan berbentuk kerucut dengan sedikit lancip. Di mana diameter penampang skitala berbentuk kerucut mendekati diameter yang digunakan untuk enkripsi, pesan dibaca sebagian, setelah itu sabuk dililitkan di sekitar skitala dengan diameter yang diperlukan.
Julius Caesar banyak menggunakan cipher dari jenis yang berbeda (replacement cipher), yang bahkan dianggap sebagai penemu salah satu cipher tersebut. Gagasan sandi Caesar adalah bahwa di atas kertas (papirus atau perkamen) dua huruf bahasa di mana pesan akan ditulis ditulis satu di bawah yang lain. Namun, alfabet kedua ditulis di bawah yang pertama dengan tertentu (hanya diketahui pengirim dan penerima, shift). Untuk sandi Caesar, pergeseran ini sama dengan tiga posisi. Alih-alih huruf plaintext yang sesuai, yang diambil dari alfabet pertama (atas), karakter alfabet bawah di bawah huruf ini ditulis ke dalam pesan (ciphertext). Wajar saja, sekarang sistem cipher seperti itu bisa dengan mudah dibobol bahkan oleh orang awam, namun saat itu Caesar cipher dianggap tidak bisa dibobol.
Sandi yang agak lebih kompleks ditemukan oleh orang Yunani kuno. Mereka menulis alfabet dalam bentuk tabel 5 x 5, baris dan kolom yang ditunjuk dengan simbol (yaitu, nomor mereka) dan bukannya huruf plaintext mereka menulis dua simbol. Jika karakter ini diberikan dalam pesan sebagai satu blok, maka dengan pesan singkat untuk satu tabel tertentu, sandi seperti itu sangat stabil, bahkan menurut konsep modern. Ide ini, yang berusia sekitar dua ribu tahun, digunakan dalam sandi kompleks selama Perang Dunia Pertama.
Runtuhnya Kekaisaran Romawi disertai dengan penurunan kriptografi. Sejarah belum menyimpan informasi penting apa pun tentang perkembangan dan penerapan kriptografi di awal dan pertengahan Abad Pertengahan. Dan hanya seribu tahun kemudian, kriptografi bangkit kembali di Eropa. Abad keenam belas di Italia adalah abad intrik, konspirasi dan kekacauan. Klan Borgia dan Medici bersaing untuk mendapatkan kekuatan politik dan keuangan. Dalam suasana seperti itu, sandi dan kode menjadi vital.
Pada tahun 1518, Kepala Biara Trithemius, seorang biarawan Benediktin yang tinggal di Jerman, menerbitkan sebuah buku dalam bahasa Latin berjudul Poligrafi. Itu adalah buku pertama tentang seni kriptografi dan segera diterjemahkan ke dalam bahasa Prancis dan Jerman.
Pada tahun 1556, dokter dan ahli matematika dari Milan Girolamo Cardano menerbitkan sebuah karya yang menjelaskan sistem enkripsi yang ia temukan, yang tercatat dalam sejarah sebagai "Kisi Cardano". Ini adalah selembar karton keras dengan lubang yang dipotong secara acak. Kisi Cardano adalah aplikasi pertama dari sandi permutasi.
Itu dianggap sebagai sandi yang benar-benar kuat bahkan di paruh kedua abad terakhir, dengan tingkat perkembangan matematika yang cukup tinggi. Jadi, dalam novel karya Jules Verne, Mathias Sandor, peristiwa dramatis berkembang di sekitar surat sandi yang dikirim dengan seekor merpati, tetapi secara tidak sengaja jatuh ke tangan musuh politik. Untuk membaca surat ini, ia mendaftarkan diri sebagai pelayan kepada penulis surat tersebut dengan tujuan untuk menemukan sebuah cipher grid di rumahnya. Dalam novel, tidak ada yang memiliki ide untuk mencoba mendekripsi surat tanpa kunci, hanya berdasarkan pengetahuan tentang sistem sandi yang diterapkan. Omong-omong, surat yang dicegat tampak seperti tabel huruf 6 x 6, yang merupakan kesalahan besar dari encryptor. Jika huruf yang sama telah ditulis dalam satu baris tanpa spasi dan jumlah huruf dengan bantuan suplemen belum 36, decryptor masih harus memeriksa hipotesis tentang sistem enkripsi yang digunakan.
Anda dapat menghitung jumlah opsi enkripsi yang disediakan oleh kisi Cardano 6 x 6. Menguraikan kisi semacam itu selama beberapa puluh juta tahun! Penemuan Cardano terbukti sangat ulet. Atas dasar itu, selama Perang Dunia Kedua, salah satu sandi angkatan laut paling tahan lama di Inggris Raya diciptakan.
Namun, sekarang, metode telah dikembangkan yang memungkinkan, dalam kondisi tertentu, untuk menguraikan sistem seperti itu dengan cukup cepat.
Kerugian dari kisi ini adalah kebutuhan untuk menyembunyikan kisi itu sendiri secara andal dari orang asing. Meskipun dalam beberapa kasus dimungkinkan untuk mengingat lokasi slot dan urutan penomorannya, pengalaman menunjukkan bahwa memori seseorang, terutama ketika sistem jarang digunakan, tidak dapat diandalkan. Dalam novel "Matthias Sandor" transisi kisi-kisi ke tangan musuh memiliki konsekuensi paling tragis bagi penulis surat itu dan bagi seluruh organisasi revolusioner di mana ia menjadi anggotanya. Oleh karena itu, dalam beberapa kasus, sistem enkripsi yang kurang kuat, tetapi lebih sederhana yang mudah dipulihkan dari memori mungkin lebih disukai.
Dua orang bisa mengklaim gelar "bapak kriptografi modern" dengan kesuksesan yang sama. Ini adalah Giovanni Battista Porta dari Italia dan Blaise de Vigenère dari Prancis.
Pada tahun 1565, Giovanni Porta, seorang matematikawan dari Naples, menerbitkan sistem sandi substitusi yang memungkinkan karakter teks biasa diganti dengan huruf sandi dalam sebelas cara berbeda. Untuk ini, 11 alfabet cipher diambil, masing-masing diidentifikasi oleh sepasang huruf yang menentukan alfabet mana yang harus digunakan untuk menggantikan huruf plaintext dengan alfabet cipher. Saat menggunakan abjad cipher Port, selain memiliki 11 abjad, Anda juga harus memiliki kata kunci yang mendefinisikan alfabet cipher yang sesuai pada setiap langkah enkripsi.
Meja Giovanni Porta
Biasanya ciphertext dalam pesan ditulis utuh. Pada jalur komunikasi teknis, biasanya ditransmisikan dalam bentuk grup lima digit, dipisahkan satu sama lain oleh spasi, sepuluh grup per baris.
Sistem Port memiliki daya tahan yang sangat tinggi, terutama dengan pilihan dan penulisan abjad yang sewenang-wenang, bahkan sesuai dengan kriteria modern. Tetapi juga memiliki kelemahan: kedua koresponden harus memiliki meja yang agak rumit, yang harus dijauhkan dari mata-mata. Selain itu, Anda harus entah bagaimana menyetujui kata kunci, yang juga harus dirahasiakan.
Masalah-masalah ini diselesaikan oleh diplomat Vigenre. Di Roma, ia berkenalan dengan karya-karya Trithemius dan Cardano dan pada 1585 menerbitkan karyanya "A Treatise on Ciphers." Seperti metode Ports, metode Vigenre berbasis tabel. Keuntungan utama dari metode Vigenere adalah kesederhanaannya. Seperti sistem Port, sistem Vigenère memerlukan kata kunci (atau frase) untuk enkripsi, huruf-huruf yang menentukan mana dari 26 abjad cipher setiap huruf tertentu dari plaintext akan dienkripsi oleh. Huruf teks kunci mendefinisikan kolom, mis. alfabet sandi tertentu. Huruf dari ciphertext itu sendiri berada di dalam tabel yang sesuai dengan huruf dari plaintext. Sistem Vigenere hanya menggunakan 26 cipherfat dan kekuatannya lebih rendah daripada sistem Port. Tetapi tabel Vigenere mudah dipulihkan dari memori sebelum enkripsi, dan kemudian dihancurkan. Stabilitas sistem dapat ditingkatkan dengan menyepakati bukan pada kata kunci, tetapi pada frase kunci yang panjang, maka periode penggunaan cipher alfabet akan jauh lebih sulit untuk ditentukan.
Sandi Vigenre
Semua sistem enkripsi sebelum abad kedua puluh adalah manual. Dengan intensitas pertukaran sandi yang rendah, ini bukanlah suatu kerugian. Semuanya berubah dengan munculnya telegraf dan radio. Dengan meningkatnya intensitas pertukaran pesan sandi melalui sarana komunikasi teknis, akses orang yang tidak berwenang ke pesan yang dikirimkan menjadi lebih mudah. Persyaratan kompleksitas cipher, kecepatan enkripsi (dekripsi) informasi telah meningkat secara dramatis. Menjadi perlu untuk mekanisasi pekerjaan ini.
Setelah Perang Dunia Pertama, perkembangan pesat bisnis enkripsi dimulai. Sistem enkripsi baru sedang dikembangkan, mesin sedang diciptakan yang mempercepat proses enkripsi (dekripsi). Yang paling terkenal adalah mesin sandi mekanik "Hagelin". Perusahaan untuk produksi mesin ini didirikan oleh orang Swedia Boris Hagelin dan masih ada sampai sekarang. Hagelin kompak, mudah digunakan, dan memberikan kekuatan cipher yang tinggi. Mesin sandi ini menerapkan prinsip penggantian, dan jumlah alfabet sandi yang digunakan melebihi sistem Port, dan transisi dari satu alfabet sandi ke yang lain dilakukan secara pseudo-acak.
Mobil Hagellin C-48
Secara teknologi, pengoperasian mesin menggunakan prinsip pengoperasian mesin tambah dan mesin otomatis mekanis. Belakangan, mesin ini mengalami perbaikan, baik secara matematis maupun mekanis. Ini secara signifikan meningkatkan daya tahan dan kegunaan sistem. Sistem ini ternyata sangat sukses sehingga selama transisi ke teknologi komputer, prinsip-prinsip yang ditetapkan dalam Hagelin dimodelkan secara elektronik.
Pilihan lain untuk implementasi cipher pengganti adalah mesin disk, yang sejak awal adalah elektromekanis. Perangkat enkripsi utama di dalam mobil adalah satu set disk (dari 3 hingga 6 buah) yang dipasang pada satu sumbu, tetapi tidak kaku, dan sedemikian rupa sehingga disk dapat berputar di sekitar sumbu secara independen satu sama lain. Disk memiliki dua alas, terbuat dari bakelite, di mana terminal kontak ditekan sesuai dengan jumlah huruf alfabet. Dalam hal ini, kontak dari satu basis secara elektrik terhubung secara internal dengan kontak dari basis lainnya secara berpasangan secara sewenang-wenang. Kontak output dari setiap disk, kecuali yang terakhir, dihubungkan melalui pelat kontak tetap ke kontak input dari disk berikutnya. Selain itu, setiap disk memiliki flens dengan tonjolan dan lekukan yang secara kolektif menentukan karakter gerakan langkah setiap disk pada setiap siklus enkripsi. Pada setiap siklus clock, enkripsi dilakukan dengan suplai tegangan impuls melalui kontak input dari sistem switching yang sesuai dengan huruf plaintext. Pada output sistem switching, tegangan muncul pada kontak, yang sesuai dengan huruf ciphertext saat ini. Setelah satu siklus enkripsi selesai, disk diputar secara independen satu sama lain dengan satu atau beberapa langkah (dalam hal ini, beberapa disk mungkin menganggur sama sekali pada setiap langkah). Hukum gerak ditentukan oleh konfigurasi sayap cakram dan dapat dianggap pseudo-acak. Mesin-mesin ini tersebar luas dan ide-ide di baliknya juga dimodelkan secara elektronik selama munculnya era komputasi elektronik. Kekuatan cipher yang dihasilkan oleh mesin semacam itu juga sangat tinggi.
Selama Perang Dunia II, mesin disk Enigma digunakan untuk mengenkripsi korespondensi Hitler dengan Rommel. Salah satu kendaraan jatuh ke tangan intelijen Inggris untuk waktu yang singkat. Setelah membuat salinan persisnya, Inggris dapat mendekripsi korespondensi rahasia.
Pertanyaan berikut ini relevan: apakah mungkin untuk membuat sandi yang benar-benar kuat, mis. salah satu yang akan terungkap bahkan secara teoritis. Bapak sibernetika, Norbert Wiener, berpendapat: “Setiap potongan ciphertext yang cukup panjang selalu dapat didekripsi, asalkan lawan memiliki cukup waktu untuk ini … Setiap cipher dapat didekripsi jika hanya ada kebutuhan mendesak untuk itu dan informasi yang seharusnya diperoleh itu sepadan dengan biaya, sarana tenaga dan waktu”. Jika kita berbicara tentang cipher yang dihasilkan sesuai dengan algoritma yang didefinisikan secara tepat dan tidak ambigu, tidak peduli seberapa rumitnya itu, maka ini memang masalahnya.
Namun, ahli matematika dan pemrosesan informasi Amerika Claude Shannon menunjukkan bahwa sandi yang benar-benar kuat dapat dibuat. Pada saat yang sama, tidak ada perbedaan praktis antara cipher yang benar-benar kuat dan apa yang disebut cipher kekuatan praktis (diimplementasikan menggunakan algoritma kompleks yang dikembangkan secara khusus). Cipher yang benar-benar kuat harus dikembangkan dan digunakan sebagai berikut:
- cipher dihasilkan tidak menggunakan algoritma apa pun, tetapi dengan cara yang benar-benar acak (melempar koin, membuka kartu secara acak dari dek yang tercampur dengan baik, menghasilkan urutan angka acak oleh generator angka acak pada dioda kebisingan, dll..);
- panjang ciphertext tidak boleh melebihi panjang cipher yang dihasilkan, mis. satu karakter sandi harus digunakan untuk mengenkripsi satu karakter teks biasa.
Secara alami, dalam hal ini semua kondisi untuk penanganan cipher yang benar harus dipenuhi dan, di atas segalanya, teks tidak dapat dienkripsi ulang dengan cipher yang telah digunakan sekali.
Sandi yang benar-benar kuat digunakan dalam kasus di mana ketidakmungkinan mutlak dekripsi oleh musuh korespondensi harus dijamin. Secara khusus, sandi tersebut digunakan oleh agen ilegal yang beroperasi di wilayah musuh dan menggunakan catatan sandi. Buku catatan terdiri dari halaman-halaman dengan kolom angka, dipilih seluruhnya secara acak, yang disebut cipher blok.
Metode enkripsi berbeda, tetapi salah satu yang paling sederhana adalah sebagai berikut. Huruf-huruf alfabet diberi nomor dengan angka dua digit A - 01, B - 02 … Z - 32. Maka pesan "Siap bertemu" terlihat seperti ini:
teks biasa - SIAP BERTEMU;
buka teks digital - 0415191503 11 03181917062406;
sandi blok - 1123583145 94 37074189752975;
ciphertext - 1538674646 05 30155096714371.
Dalam hal ini, ciphertext diperoleh dengan penambahan numerik dari teks digital biasa dan blok cipher modulo 10 (yaitu, unit transfer, jika ada, tidak diperhitungkan). Ciphertext yang dimaksudkan untuk transmisi melalui sarana komunikasi teknis memiliki bentuk kelompok lima digit, dalam hal ini akan terlihat seperti: 15386 74648 05301 5509671437 16389 (4 digit terakhir ditambahkan secara sewenang-wenang dan tidak diperhitungkan). Secara alami, perlu untuk memberi tahu penerima halaman mana dari notebook cipher yang digunakan. Ini dilakukan di tempat yang telah ditentukan dalam teks biasa (dalam angka). Setelah enkripsi, halaman cipherpad yang digunakan dirobek dan dihancurkan. Saat mendekripsi kriptogram yang diterima dari ciphertext, Anda perlu mengurangi cipher modulo 10 yang sama. Tentu saja, buku catatan seperti itu harus disimpan dengan sangat baik dan rahasia, karena fakta keberadaannya, jika diketahui musuh, berarti kegagalan agen.
Kedatangan perangkat komputasi elektronik, khususnya komputer pribadi, menandai era baru dalam perkembangan kriptografi. Di antara banyak keuntungan dari perangkat jenis komputer, berikut ini dapat dicatat:
a) kecepatan pemrosesan informasi yang sangat tinggi, b) kemampuan untuk dengan cepat memasukkan dan mengenkripsi teks yang disiapkan sebelumnya, c) kemungkinan menggunakan algoritma enkripsi yang kompleks dan sangat kuat, d) kompatibilitas yang baik dengan fasilitas komunikasi modern, e) visualisasi teks yang cepat dengan kemampuan untuk mencetak atau menghapusnya dengan cepat, f) kemampuan untuk memiliki dalam satu komputer berbagai program enkripsi dengan memblokir akses ke program tersebut
orang yang tidak berwenang menggunakan sistem kata sandi atau perlindungan kripto internal, g) universalitas materi terenkripsi (yaitu, dalam kondisi tertentu, algoritma enkripsi komputer dapat mengenkripsi tidak hanya informasi alfanumerik, tetapi juga percakapan telepon, dokumen fotografi, dan materi video).
Namun, perlu dicatat bahwa dalam mengatur perlindungan informasi selama pengembangan, penyimpanan, transmisi dan pemrosesan, pendekatan sistematis harus diikuti. Ada banyak kemungkinan cara kebocoran informasi, dan bahkan perlindungan kripto yang baik tidak menjamin keamanannya kecuali tindakan lain diambil untuk melindunginya.
Referensi:
Adamenko M. Dasar-dasar kriptologi klasik. Rahasia sandi dan kode. M.: Pers DMK, 2012. S.67-69, 143, 233-236.
Simon S. Kitab Cipher. M.: Avanta +, 2009. S. 18-19, 67, 103, 328-329, 361, 425.
