Kriptografik usullar

Amaliy mashg’ulot-3
Kriptologiya – axborotni qayta akslantirib himoyalash muammosi bilan shug’ullanadi (kryptos – maxfiy, sirli, logos - fan). Kriptologiya ikki yo’nalishga bo’linadi – kriptografiya va kriptoanaliz. Bu ikki yo’nalishning maqsadlari qarama-qarshi.
Kriptografiya – axborotni qayta akslantirishning matematik usullarini izlaydi va tadqiq qiladi.
Kriptoanaliz – kalitni bilmasdan shifrlangan matnni ochish imkoniyatlarini o’rganadi.
Zamonaviy kriptografiya quyidagi to’rtta bo’limlarni o’z ichiga oladi:
1. Simmetrik kriptotizimlar.
2. Ochiq kalitli kriptotizimlar.
3. Elektron imzo tizimlari.

4. 
   Kalitlarni boshqarish.
   

Shunday qilib, kriptografiya axborotni shunday qayta ishlash imkonini beradiki, bunda uni qayta tiklash faqat kalitni bilgandagina mumkin.
Kriptografiya va kriptoanaliz birgalikda yangi fan — kriptologiyani tashkil qiladi. Kriptologiya tarixini uch bosqichdan iborat deb hisoblash mumkin.
Birinchi bosqich - (eng qadimgi davrlardan to 1949 yilgacha) tor doiradagi, sodda hisoblashlardan iborat kriptografik va kriptotahlil algoritmlari bilan harakterlanadi va tabiiyki, kompyuterlardan foydalanishni nazarda tutmaydi. Bu bosqichni ko`pincha kompyuterlargacha bo`lgan davr deb ataladi.
Ikkinchi bosqich - (1949-1976) amaliyotchi matematik K. SHennonning “Mahfiy tizimlarda bog’lanish nazariyasi” nomli ilmiy ishining chop etilishi bilan boshlanadi. Bu davrda EHMlardan foydalangan holda kriptologik izlanishlar keng miqyosda olib borildi. Kriptologiya matematik fanga aylandi. Ammo, bu fan mevalaridan faqat diplomatik va harbiy tashkilotlarning aloqa xizmati foydalangani uchun, kriptologiya "yopiq" (mahfiy) fan bo`lib qoldi.
Uchinchi bosqich - (1976 yildan hozirgi davrgacha) kriptologiya ochiq fanga aylandi. Bu jarayon amerikalik matematik U. Diffi, M. Xellmanlarning "Kriptografiyadagi yangi yo`nalishlar" ilmiy ishining chop etilishidan boshlandi. Bu ishda “mahfiy” ma`lumotlarni “yopiq kalitlarsiz”, ya`ni ochiq usulda uzatish mumkinligi (K. SHennon ishlaridan aynan shu jihati bilan farqlanadi) ko`rsatildi. Bu bosqichda kriptografik usullar amaliyotda ommaviy ravishda qo`llana boshlandi. Bu holatni bank ishida, kompyuter tarmoqlarida (masalan, Internet da) va boshqa bir qator sohalarda kuzatish mumkin bo`ldi. Masalan, AQSHda bir yilda kriptologiyaga 15 mlrd. dollargacha mablag’ sarf qilinadi.
Shifrlash jarayonini avtomatlashtirish uchun shifrlash qurilmasi deb ataluvchi maxsus va o`ta kuchli kompyuterlar ishlab chiqildi. G’arbiy mamlakatlarda BCRYPT, IBM-4755, Datacryptor kabi shifrlash qurilmalaridan keng foydalaniladi.
Shifrlash va deshifrlashda qatnashadigan axborot sifatida biror alifbo asosida yozilgan matnlar qaraladi. Bu terminlar ostida quyidagilar tushuniladi.
Alifbo – axborot belgilarini kodlash uchun foydalaniladigan chekli to’plam.
Matn – alifbo elementlarining tartiblangan to’plami.
Zamonaviy ATlarida qo’llaniladigan alifbolarga misol sifatida quyidagilarni keltirish mumkin:

• 
  Z33 alifbosi – rus alifbosining 32 harflari va bo’sh joy belgisi;
  
• 
  Z256 alifbosi – ASCII va KOI-8 standart kodlariga kiruvchi belgilar;
  
• 
  Binar alifbo - Z2={0, 1}.
  

Shifrlash – akslantirish jarayoni: ochiq matn deb nomlanadigan matn shifrmatnga almashtiriladi.
Deshifrlash – shifrlashga teskari jarayon. Kalit asosida shifrmatn ochiq matnga akslantiriladi.
Kalit – matnni shifrlash va shifrini ochish uchun kerakli axborot.
Kriptografik tizim – ochiq matnni akslantirishning T oilasini o’zida mujassamlashtiradi. Bu oila a’zolari k bilan indekslanadi, yoki belgilanadi. k parametr kalit hisoblanadi. K kalitlar fazosi – bu kalitning mumkin bo’lgan qiymatlari to’plami. Odatda kalit alifbo harflari ketma-ketligidan iborat bo’ladi.
An‘anaviy (klassik) shifrlash usullariga o’rinlarini almashtirish shifrlari, oddiy va murakkab almashtirish shifrlari va ularning kombinatsiyalari va modifikatsiyalari kiradi. Ta‘kidlash joizki, o’rinlarini almashtirish shifrlari va
almashtirish shifrlarining kombinatsiyalari amaliyotda qo’llanilayotgan har xil turdagi simmetrik shifrlarni tashkil etadi.
O’rinlarini almashtirish shifrlarida shifrlanadigan matnning harflari shu matn bloki ichida ma‘lum qoidalar bo’yicha o’rin almashtiriladi. O’rinlarini almashtirish shifrlari eng sodda va eng qadimiy hisoblanadi.
Sezar shifrlash usuli. Sezar usulida matn yaratilgan alifbo harflari oldindan aniqlangan k ta siljish orqali yangi harflar ketma ketligi hosil qilinadi. Shifrlanadigan matn mos belgilari yangi ketma ketlikdagi harflar bilan almashtiriladi. Shifrni ochishda bu jarayon teskarisi bajariladi.
Masala-3.1. Berilgan matnni siljish qiymati 10 ga teng bo’lganda Sezar usulida shifrlang.
Shifrlanadigan matn “ MEN MAY OYI BIRINCHI KUNIDA YETIB
BORAMAN”
Shifrlash natijasi: S10 = “WOXWKIYISLSBSXMRSUEXSNKIDSLLYBKWKX”
Shifrni ochish k ni qiymatini xabar oluvchga oldinroq yetkazilgan bo’ladi.
Sezar usulining kamchiligi matndagi bir xil harflar shifrlash jarayonida bir xil
harf bilan almashtiriladi.
Vijener usulida shifrlash. Matnni bu usulda shifrlashda Vijener jadvalidan foydalanamiz. Sezar usuli k = 0,1,2,…25 bo’lgan hol uchun 26 xil variantda alfavit harflarini o’ngga surish orqali Vijener jadvali hosil qilinadi.

Bu usulning mohiyati shundaki, har bir harfni boshqa harf bilan almashtirishda Sezarning 26 xil shifrlash usulidan foydalaniladi.

Masala-3.2. “MEN MAY OYIDA YETIB BORAMAN” matnini Vijener usulida shifrlang.
Bajarish. Shifrlash jarayoni quyidagicha amalga oshiriladi. Shifrlash uchun ixtiyoriy kalit so’z tanlanadi. Masalan, BAHOR – KALIT SO’Z BO’LSIN.
1-qadam. Shifrlanadigan matndagi harflarni sanab chiqamiz – 23 harfdan iborat ekan.
2-qadam. 3x23 o’lchamda jadval chizamiz.
3-qadam. Jadval 1-satriga matndagi harflarni tartib bilan yozib chiqamiz.
4-qadam. Jadval 2-satriga kalit “BAHOR” so’zini harflarini satr to’lguncha qayta qayta yozib chiqamiz.
5-qadam. Jadval 3-satrida mos ustundagi 1-satrda harfini ustun bo’yicha 2-satrda harfini satr bo’yicha Vijener jadvalidan topamiz va ular kesishgan katakdagi harfni aniqlaymiz va 3-satr mos ustuniga yozamiz. Masalan, 3.2-jadval 1 - satrdagi 1-harf M, 2-satrdagi 1-harf B. Vijener jadvalida 1-satrdan M harfi, 1-ustundan B harfini topamiz. Ular keshishgan katakda N harfi joylashganini aniqlaymiz va 3.2-jadvalning 3-satri mos ustuniga N harfini yozamiz. Matnni qolgan harflarini ham shu tartibda Vijener jadvalidagi harfini aniqlaymiz.
Natija: Matn shifri = NEUARZOFGUBYLHZBBVFRNAU
Shifrni ochish jarayoni shifrlash amallarini quyidan yuqoriga tartibda bajarish orqali amalga oshiriladi.
Eng sodda jadvalli shifrlashda uzatiladigan matn(ma`lumot)ning harflari juda sodda holda o`rni almashtiriladi. Bu usulning kaliti jadval o`lchovi bilan aniqlangan.
Masala-3.3. “MEN MAY OYI BIRINCHI KUNIDA YETIB BORAMAN” degan matnni shifrlash uchun undagi harflar sonini aniqlaymiz. Harflar_soni=35. Demak, bu sonni 1 va o’zidan boshqa bo’luvchilarini topamiz. Buluvchilar₃₅={5,7}. Demak, jadvalimiz 5x7 yoki 7x5 o’lchamli bo’lishi mumkin. Biz 7x5 o’lchamli jadval chizamiz va matn harflarini ustun bo’ylab zig zag usulida joylashtiramiz
Shifrlashda jadvaldagi harflar satr bo’yicha yozib chiqiladi.
Natija_7x5=“MYIHITREORIDIANYIKABMINUYBAABCNEON”
Shifrni ochish jarayoni shifrlashni teskarisi bo’ladi