Так, например, люди, придумавшие правила дорожного движения, для отображения соответствующей информации, необходимой водителям и пешеходам, придумали знаки, содержащие эту информацию в определенном, удобном для восприятия виде. То есть закодировали эту информацию в виде, например, дорожных знаков или дорожной разметки. Телеграфист, отправляя сообщение с помощью азбуки Морзе, переводит состоящий из букв и цифр обычный текст в точки и тире и таким образом кодирует сообщение для удобства его передачи. Если же говорить о системах связи, то в них под кодированием в самом простом случае понимается осуществляющийся в передатчике процесс преобразования сообщения в сигнал.
Декодирование представляет собой обратный процесс, а именно извлечение информации, отображаемой какими-либо знаками, сигналами и символами соответствующего кода.
Водитель или пешеход, увидев какой-либо дорожный знак и зная правила дорожного движения, вспомнил, какую информацию этот знак содержит, какие действия предписывает или запрещает выполнять. Телеграфист, который принимает сообщение, переданное с помощью азбуки Морзе, выполняет операцию, обратную кодированию, быстро и безошибочно переводя точки и тире в буквы и цифры. В системах связи под декодированием понимается осуществляющийся в приемнике процесс преобразования сигнала в сообщение.
Необходимо добавить, что некоторые системы условных обозначений, звуков, знаков, сигналов и символов человечество вырабатывало на протяжении веков и тысячелетий. К таким системам относятся, например, языки. При этом некоторые языки давно забыты, как, например, древнеегипетский. А другие языки постоянно развиваются и совершенствуются.
Многие коды придуманы сравнительно недавно, как, например, уже не раз упоминавшаяся азбука Морзе, семафорная азбука или дорожные знаки. Можно безошибочно предположить, что в будущем, по мере необходимости люди будут придумывать новые коды для облегчения и упрощения процессов отображения, обмена и сохранения информации.
Необходимо добавить, что в современной жизни слово «код» приобрело и другие значения. Многие из нас довольно часто называют кодами какие-либо пароли или ключи.
Большинство наших соотечественников, особенно людей старшего возраста, под паролем чаще всего понимают какое-либо секретное условное слово или фразу. Такие пароли использовались и используются, например, для опознания своих и чужих на военной службе.
Подробное рассмотрение первоначального значения слова «ключ», известного каждому из нас, очевидно, не имеет смысла. Любой из нас ежедневно пользуется ключом для открывания и закрытия двери в квартиру.
Однако в современном мире значение терминов «пароль» и «ключ» значительно расширилось.
Так, например, с возникновением необходимости защиты информации от несанкционированного доступа появились пароли и ключи, без знания которых никто посторонний не сможет ознакомиться с данными, хранящимися в компьютере. После того как мы включаем компьютер, на экране монитора отображается запрос о введении пароля. Если пароль не вести, то дальнейшая работа с данными, хранящимися в компьютере, будет невозможна. Включение и выключение охранной сигнализации в квартире также невозможно без знания специальной комбинации цифр или букв. Даже при включении обычного мобильного телефона его владелец должен ввести условную комбинацию цифр, которая так и называется — код, а если точнее, то PIN-код.
Чтобы не утомлять себя произнесением длинного слова «пароль», наши современники вместо него в приведенных выше и во многих других случаях стали в разговорной речи использовать короткое слово «код». Помимо этого, чтобы окружающим было понятно, что в определенных случаях речь идет не об обычных ключах, а о так называемых электронных ключах, для их обозначения также стали использовать слово «код». Насколько это правильно и корректно с научной точки зрения — судить специалистам.
С появлением и развитием всевозможных шифров при работе с ними для шифрования и дешифрования сообщений необходимо использовать различные специальные числа, слова или комбинации букв и цифр. Такие комбинации также называют паролями, ключами, а иногда и кодами.
Поэтому и в данной книге при разъяснении особенностей некоторых шифров и принципов их практического использования пароли и ключи к этим шифрам иногда будут называться кодами, кодовыми словами или кодовыми комбинациями.
1.3. Познакомимся с шифрами
Не следует сомневаться в том, что подавляющее большинство уважаемых читателей хотя бы один раз в жизни испытали необходимость передать определенному адресату какое-либо сообщение втайне от других. Но как это сделать? Возможно, многие удивятся, но наука предлагает сразу три возможных варианта решения этой задачи, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.
Во-первых, для передачи тайного сообщения можно попытаться создать недоступный для других лиц канал связи между абонентами. Так, например, два одноклассника, живущие в соседних квартирах, могут провести для связи между собой примитивную телефонную линию. Однако при современном уровне развития науки и техники создать абсолютно надежный канал связи между удаленными абонентами для неоднократной передачи больших объемов информации практически невозможно.
Во-вторых, можно использовать общедоступный канал связи, но скрыть сам факт передачи информации. Так, например, классическим считается известный из истории Древней Греции пример скрытия сообщения, основанный на физиологических особенностях организма человека В то далекое время отправитель конфиденциальной информации нередко писал сообщение на коже бритой головы раба а после того как волосы отрастали, отправлял раба к адресату. Прочитать тайное сообщение можно было лишь после повторного бритья головы посланца.
Добавим, что разработкой средств и методов скрытия факта передачи сообщения занимается специальная наука получившая название стеганография.
И в-третьих, для передачи секретного сообщения можно воспользоваться общедоступным каналом связи. Но передавать по этому каналу нужную информацию необходимо в преобразованном соответствующим образом виде. Одной из главных особенностей алгоритма такого преобразования является возможность восстановления содержащихся в сообщении сведений с достаточной степенью достоверности и только адресатом.
К сожалению, рассмотрение первых двух вариантов передачи адресату какого-либо сообщения втайне от других выходит за рамки предлагаемой книги. Более того, каждый из них заслуживает того, чтобы быть рассмотренным в отдельном издании.
Одна из главных задач данной книги — познакомить заинтересованного читателя с шифрами. А передать тайное сообщение в преобразованном виде, то есть с использованием третьего варианта, можно только с применением шифров.
А зачем, собственно, людям нужны тайные шифры? Для ответа на этот вопрос обратимся к истории.
С древнейших времен наши изобретательные предки, греки и римляне, арабы и европейцы, цезари и короли использовали всевозможные простые и сложные шифры в первую очередь для того, чтобы хранить в секрете свои военные и государственные тайны.
Первые шифры применялись для обеспечения сохранности военных тайн от неприятеля. Посла, который нес важный приказ командира солдатам на поле битвы, могли взять в плен, а сообщение оказалось бы в руках врага. Такое, мягко говоря, неприятное событие могло бы не только угрожать жизням других солдат, но и предопределить исход всей битвы. Однако если приказ зашифровать, то его содержание с высокой степенью вероятности останется скрытым от противника.
В дальнейшем шифры придумывались и для того чтобы хранить государственные тайны. Например, письмо, отправленное заграничному представителю, в котором планируется акция против общего неприятеля или описываются детали подготовки нападения на короля соседнего государства, обязательно должно быть зашифровано. Для сохранения в тайне содержания дипломатической почты, которой главы государств обменивались со своими послами, также применялись всевозможные шифры.
И в наше стремительное время не обойтись без шифров. По-прежнему шифруются военные сообщения и дипломатическая почта Для обмена военными и гражданскими сообщениями, передаваемыми через искусственные спутники Земли, также используются различные шифры.
Шифруются и телефонные переговоры между руководителями государств. Так, например, президенты России и США используют для связи между собой так называемую «горячую» телефонную линию. Для сохранения в тайне содержания этих переговоров используется специальный шифр, который меняется каждый день.
Шифры, обеспечивающие охрану информации, сегодня используют не только политики и генералы, высокопоставленные чиновники и предприниматели, но и все мы. Благодаря появлению персональных компьютеров шифры сегодня стали дешевыми и в то же время более проработанными и изысканными Например, письма, отправляемые по электронной почте, можно зашифровать с помощью любого из многочисленных шифров, который можно без труда и абсолютно бесплатно «стянуть» из сети Интернет.
Банки, компании и фирмы могут между собой доверительно общаться через собственные компьютерные сети. Так, например, электронным способом переводятся денежные средства по всему миру в течение нескольких секунд, а все транзакции защищены специальными шифрами Без такой защиты деньги могли бы оказаться на других банковских счетах, а коммерческие тайны могли бы попасть в руки конкурентов.
С научной точки зрения, шифры в первую очередь необходимы и используются для выполнения задачи, которую в теории информации называют тайной передачи Таким образом, тайная передача информации — это передача нужной информации нужному адресату втайне от других.
Необходимо заметить, что такая задача возникает только для той информации, которая нуждается в том, чтобы она была сохранена в тайне от других. В этом случае специалисты говорят, что такая информация нуждается в защите.