Axborot xavfsizligi” kafedrasi «Simmetrik kalitli kriptoalgoritmlarning xavfsizliklari tahlili» mavzusida individual loyihasi 2

Simmetrik kriptotizimlarda shifrlash uchun ham va deshifrlash uchun ham bir hil kalitdan foydalaniladi.
Ochiq kalitli kriptotizimlarda ikkita kalitdan foydalaniladi -– o‘zaro matematik bog‘liq bo‘lgan ochiq va yopiq kalitlardan. Bunda ma’lumotlar hammaga ma’lum bo‘lgan ma’lumot yuborilayotgan shaxsning ochiq kaliti bilan shifrlanadi va faqat ma’lumot yuborilayotgan shaxsning o‘zigagina ma’lum bo‘lgan yopiq kalit bilan deshifrlanadi.
Kalitlarni taqsimlash va boshqarish – kriptobardoshli kalitlarni ishlab chiqish (yoki yaratish), ularni muhofazali saqlash, hamda kalitlarni foydalanuvchilar orasida muhofazalangan holda taqsimlash jarayonlarini o‘z ichiga oladi.
Elektron raqamli imzo - elektron matnga ilova qilinadigan kriptografik almashtirishdan iborat bo‘lib, shu elektron matn jo‘natilgan shaxsga qabul qilingan elektron matnning va matinni raqamli imzolovchining haqiqiy yoki nohaqiqiy ekanligini aniqlash imkonini beradi.
Qadimgi shifrlash uslublari har-xil jadvallarga asoslangan bo‘lib, bu jadvallar ma’lumotlar matnidagi alfavit belgilarining ma’lum tartibdagi o‘rin almashtirishlarini ifodalovchi oddiy amallardan iborat bo‘lgan. Bunda kalit vazifasini jadvalning o‘lchami, alfavit belgilarining almashtirilishini taminlovchi biror aniq jumla yoki jadvalning o‘rin almashtirishlarini tartiblovchi alohidalik xususiyati va shu kabilar o‘tagan.
Misol uchun, ushbu
ANGLAShILMOVChILIK TUShINARSIZLIKKA OLIB KELDI
jumla ustunlarining soni 5 ta va satrlarining soni 8 ta bo‘lgan jadvalning ustunlari bo‘yicha yozib chiqilsa, so‘ngra shu jadvalning satrlari bo‘yicha guruhlansa:
A M T I L, N O U Z I, G V Sh L B, L Ch I I K,
A I N K Ye, Sh L A K L, I I R A D, L K S O I
kabi shifrlangan so‘zlar hosil bo‘ladi.
Ma’lumotlarni shifrlab muhofaza qilishning turli maqsadlarda qo‘llanib rivojlanib borishi, shifrlash uslublarining foydalanuvchilar tomonidan aloqa tarmoqlarida qo‘llash uchun qulay bo‘lishini talab qilinishi bilan birga, uning bardoshliligiga bo‘lgan talabning ham kuchayishiga olib keldi. XIX asrda aloqa kommunikatsiyalarining rivojlanib borishi, tabiiy ravishda, shifrlash jarayonlarini avtomatlashtirilishini talab eta boshladi. Telegraf aloqa sistemalari vujudga keldi va ular ham, o‘z navbatida, ma’lumotlarni shifrlashni talab eta boshladi. Maxsus g‘ildirak ko‘rinishidagi, sonli shifrlash qurilmasi 1790 yilda Amerika qo‘shma Shtatlarining (AQSh) davlat kotibi, keyinchalik esa AQShning uchinchi Prezidenti Tomas Jefferson tomonidan yaratilgan va shunga o‘xshash sonli shifrlash qurilmalari ikkinchi jahon urushi yillaridan keyin ham AQSh qurolli kuchlarida qo‘llanilib kelingan. Bunday qurilmalarning ishlashi, yetarli darajada uzun berilgan kalit bo‘yicha ma’lumotlar matnini ko‘p alfavitli almashtirishga asoslangan bo‘lib, arifmometrning ishlash asoslariga o‘xshashdir. Kalitning (davriy) uzunligi shifrlash qurilmasining maxsus g‘ildiraklarini bir marta to‘la aylanishlarining umumiy davri bilan aniqlanadi. Masalan, mos holda 13, 15, 17, va 19 davriy aylanishlarga ega bo‘lgan maxsus to‘rtta g‘ildirakli qurilma 62985 (davriy) uzunlikka ega bo‘lgan kalitni beradi. Ya’ni, qurilma g‘ildiraklari biror aniq holatda turgan bo‘lsa, mana shu holatga qaytadan ketma-ket 1-g‘ildirakni 13 marta, 2-g‘ildirakni 15 marta, 3-g‘ildirakni 17 marta, 4-g‘ildirakni 19 marta aylantirish bilan erishiladi.
Hozirgi zamon kriptografik mashinalari asosini, 1917 yilda Edvard Xebern tomonidan yaratilgan, «Enigma - Enigma» («Jumboq» ma’nosini anglatuvchi) deb ataluvchi rotorli kriptografik mashinaning ishlash tamoillari tashkil etadi. «Enigma» mashinalarining sanoat na’munalari Siemens firmasi tomonidan ishlab chiqilib, dastlab bitta o‘qka o‘rnatilgan to‘rtta aylanuvchi g‘ildirakdan iborat bo‘lib, biror aniq holatning, oddiy almashtirishlar yordamida, milliondan ortiq shifrlangan holatini olish imkonini bergan. Har bir g‘ildirakning ikkala tomonida 25 tadan (lotin alfavitining belgilari (harflari) sonicha) elektr bog‘lanish tugunlari joylashgan bo‘lib, g‘ildiraklar aylanganda elektr bog‘lanish impulslari ro‘y berib, harflarning almashuv jarayoni yuzaga keladi. Shifrlash jarayoni boshlanishi oldidan g‘ildiraklar kalitni belgilovchi so‘zni aniqlash holatiga o‘rnatiladi. Alfavit harflarini belgilarini boshqa belgilar bilan almashtirib shifrlash jarayoni, shifrlanishi kerak bo‘lgan belgining tugmachalarini bosish natijasida amalga oshirilgan. Bunda shifrlanishi kerak bo‘lgan belgining tugmachalarini bosish natijasida, avval 1- g‘ildirak, so‘ngra 2 - g‘ildirak bir qadamga burilgan va hokazo. Natijada, kalitning uzunligi ochiq matn uzunligiga nisbatan uzun bo‘lgan. Masalan, chap va o‘ng tomondagi g‘ildiraklarning U belgisiga mos keluvchi elektr bog‘lanish tugunlari g‘ildiraklarning boshqa tomonidagi F belgiga mos keluvchi elektr bog‘lanish tugunlari bilan bog‘langan. Agar g‘ildirak bir qadamga burilsa, bu holat U belgidan keyingi V belgini F belgidan keyingi G belgiga almashtirish jarayonini ifodalaydi. To‘rt g‘ildirakli kriptografik mashinalarda alfavit belgilarini shifrlash jarayonida hamma belgi har bir g‘ildirakda o‘zgarish jarayonidan o‘tib, to‘rt karra shifrlanadi. Deshifrlash jarayonini murakkablashtirish maqsadida g‘ildiraklarning o‘rni vaqti-vaqti bilan almashtirilib turilgan. Keyinchalik esa g‘ildiraklarning soni 5 va 6 taga ko‘paytirilib, ularning harakatining ma’lum ma’noda tartibsiz bo‘lishi ta’minlangan. Bu qurilmaning hajmi katta bo‘lmaganligi hamda undan foydalanish murakkab emasligi sababli, oddiy aloqa xizmatchilari ham ishlata olganlar. Shu davrga kelib, ma’lumotlarni ishonchli shifrlash masalasi to‘la hal qilingandek edi. Lekin, Angliya kriptografik xizmatining xizmatchilari Londondan 80 km shimolda joylashgan «Bletchli Bog‘» qarorgohida ikkinchi jahon urushi yillari davomida nemislar shifrma’lumotlarini o‘qib borishga muvaffaq bo‘lganlar. Bunga Polsha razvedka xizmati tomonidan 1939 yilda qo‘lga kiritilgan «Enigma» kriptografik mashinasining chizmalari asos bo‘ldi. Gitlerchilarning Polshaga xujumidan so‘ng mashina chizmalari Angliyaning tegishli xizmat tashkilotlariga berildi. Tez orada, Angliya kriptoanalitika xizmati xodimlari, «Enigma» mashinasining shifrlash kalitini bilish uchun, mashina maxsus g‘ildiraklaridagi elektr bog‘lanish tugunlarining sxemasini bilish kerakligini aniqladilar. Shundan so‘ng, «Enigma» mashinasining qurilma na’munasini qo‘lga kiritish uchun harakatlar boshlandi. Birinchi namunani Germaniyaning janubiy-sharqiy qismida joylashgan zavoddan olinishiga erishildi, ikkinchisi Norvegiya havo hududlarida urib tushirilgan nemis hujumchi samolyotlaridan, uchinchisi esa Fransiya uchun bo‘lgan janglarda asr tushgan nemis harbiy aloqachi askaridan olingan. Keyingi namunalar esa g‘ovvoslar maxsus qismlari tomonidan nemis suv osti kemalaridan olingan. 1942 yilda Alan Tyuring tomonidan maxsus elektron hisoblash mashinasi yaratilgunga qadar, «Enigma» shifrlarini deshifrlash ancha murakkab bo‘ldi. Alan Tyuringning deshifrlash uchun maxsus yaratgan va «Koloss» deb nomlangan ushbu mashinasi insoniyat dunyosida birinchi tez ishlovchi elektron hisoblash mashinasi (EHM) edi. Shundan so‘ng Angliya kriptoanalitiklari, namunalari olingan «Enigma» mashinalarining g‘ildiraklaridan foydalanib, qisqa vaqt ichida mumkin bo‘lgan barcha kalitlarni tanlab chiqib, deshifrlash masalasini hal eta boshladilar. Nemislar esa deshifrlashda EHMning qo‘llanilishini hisobga olmagan edilar. Shuni ham aytib o‘tish kerakki, 1930 yilda nemis kriptoanalitigi Georg Shrederning «Enigma» kriptografik mashinasining shifrlash uslubiga ishonchsizlik bildirib keltirgan dalillari ko‘pchilik mas’ul mutaxassislar nazaridan chetda qolgan. 1926 yilda Amerika telefon va telegraf kompaniyalaridan birining mahandisi G.S. Vernam o‘zining ikkilik sanoq sistemasi asosida yaratgan shifrlash algoritmini e’lon qildi. Vernamning shifrlash algoritmi sezarning shifrlash algoritmiga o‘xshash bo‘lib, u quyidagi