Mavzu: simmetrik kalitli kriptotizimlarning rivojlanishi, afzalliklari va kamchiliklarini tahlil qilish

Orangle va Purple - II jahon urushi davrida Yaponiya Imperiyasi tomonidan ishlab chiqilgan elektromexanik shifrlash mashinalaridir.
Orangle, Yaponiya Imperiyasi tomonidan 1932 yilda ishlab chiqilgan va Japoniya va AQShning diplomatiya aloqalarini shifrlash uchun ishlatilgan bir shifrlash mashinasi bo'lib, 6 rotor va 2 reflektorlaridan iborat. Bu mashina, AQShning Purple shifrlash mashinasiga o'xshashligi bilan tan olindi. Lekin, Orangle shifrlash mashinasi, Purple mashinasidan farqli ravishda, elektronik qurilmalardan iborat bo'lgan mashinadan ziyod oson emas, balki qo'shimcha mehanik qurilmalarga ega. Orangle shifrlash mashinasining shifrlash algoritmi, ajoyib va juda qattiq ekanligi tufayli, tahlil qilinishi uchun juda ko'p vaqt va kuch talab qilgan.
Purple 1937 yilda ishlab chiqilgan va Yaponiya Imperiyasi rahbarining shaxsiy shifrlash mashinasi bo'lib, AQShning diplomatiya aloqalarini va qo'shimcha xavfsizlik malumotlarini shifrlashda ishlatilgan. Purple, Orangle shifrlash mashinasiga mos keladi, ammo uningga nisbatan kuchliroq va optimallashtirilgan tuzilishi bor. Mashina, 12 rotor va 2 reflektorlaridan iborat va shifrlashni tahlil qilish uchun tizimda qo'llanilgan ko'plab usullar mavjud.
Yaponiya Imperiyasi, Orangle va Purple shifrlash mashinalarini diplomatiya aloqalari va xavfsizlik malumotlari shifrlashida foydalanishda muvaffaqiyatli bo'lgan, ammo 1941 yilda AQShning Pearl Harbor qarshi hamjihatlik operatsiyasi uchun tayyorlanish jarayonida, AQShning kodlarini yuzaga chiqarishni o'rganib chiqishiga muvaffaq bo'ldi. AQShning bu mashinalarni tahlil qilishdagi yirik muvaffaqiyatlari, urushning yutuqlari orasida juda muhim joy tutadi.
Ilmiy kriptografiyaning (1930-60 yillar) boshqalardan ajralib turadigan tomoni - kriptobardoshliligi qat’iy tarzda matematik formulalar orqali asoslangan kriptografik tizimlarning paydo bo‘lishidir. 30-yillarning oxirlarida kriptologiyaning ilmiy asoslari bo‘lgan matematikaning alohida bo‘limlari: ehtimollar nazariyasi va matematik statistika, umumiy algebra, sonlar nazariyasi, axborotlar nazariyasi, kibernetika shakllandi. Algoritmlar nazariyasi aktiv tarzda rivojlandi. Klod Shennonning «Maxfiy tizimlarda aloqa nazariyasi» (1949) ishi o‘ziga xos chegara bo‘lib, kriptografiya va kriptotahlilning ilmiy asoslariga zamin yaratdi. Shu vaqtdan boshlab, kriptologiya - axborot maxfiyligini ta’minlash uchun qayta o‘zgartirish haqidagi fan to‘g‘risida so‘z yuritila boshlandi. Kriptografiya va kriptotahlilni 1949 yilgacha rivojlanish bosqichini ilmiy kriptologiyagacha bo‘lgan davr deb atash mumkin. Shennon «sochilish» va «aralashtirish» kabi tushunchalarni kiritdi va yetarlicha mustahkam kriptotizimlarni tuzish imkonini asosladi.
1960 yillardan boshlab, yetakchi kriptografik maktablar, rotorli kriptotizimlar bilan taqqoslaganda ancha mustahkam bo‘lgan, lekin amaliyotda faqatgina raqamli elektron qurimalardagina bajariladigan blokli shifrlarni tuza boshladilar.
Kompyuter kriptografiyasiga (1970-yillardan boshlab) «qo‘lda bajariladigan» va «mexanik» shifrlardan bir necha barobar katta kriptobardoshlilikka ega bo‘lgan shifrlashni katta tezlik bilan bajarilishini ta’minlovchi samarali hisoblash vositalarini paydo bo‘lishi bilan asos solindi.
Blokli shifrlar qudratli va kompakt hisoblash vositalari paydo bo‘lishi bilan amaliyotda qo‘llanilgan dastlabki kriptotizimlar sinfidir. 1970 yilda DES
Amerika Qo‘shma Shtatlari shifrlash standarti ishlab chiqildi (1978 yilda qabul qilindi). Uning mualliflaridan biri Xorst Feystel (IBM xodimi) boshqa simmetrik kriptografik tizimlar uchun ham asos bo‘ladigan blokli shifrlash modelini tavsifladi. Xuddi shu model asosida boshqa shifrlash modellariga nisbatan mustahkamroq bo‘lgan GOST 28147-89 simmetrik kriptotizimi yaratilgan.
DES ning paydo bo‘lishi bilan kriptotahlil ham ancha boyidi, amerika algoritmiga hujum qilish kriptotahlilning bir nechta ko‘rinishlari (chiziqli, differentsial va boshqalar) tuzildi. Ularning amaliyotda qo‘llanilishi faqatgina qudratli hisoblash tizimlarini paydo bo‘lishi bilan amalga oshishi mumkin. XX asrning 70 - yillarining o‘rtalariga kelib maxfiy kalitni tomonlarga uzatishni talab qilmaydigan nosimmetrik kriptotizimlarning paydo bo‘lishi bilan zamonaviy kriptografiyada haqiqiy burilish yuz berdi. Bunda 1976 yilda Uitfild
Diffi va Martin Xellman tomonidan nashr qilingan «Zamonaviy kriptografiyaning yangi yo‘nalishlari» nomli ishi asosiy hisoblanadi. Bu ishda birinchi bo‘lib, shifrlangan axborotni maxfiy kalitni o‘zaro almashmasdan uzatish tamoyillari shakllantirilgan. Ularga bog‘liq bo‘lmagan holda Ralf Merkl ham nosimmetrik kriptotizimlar g‘oyasini ishlab chiqdi. Bir necha yillardan keyin Ron Rivest, Adi Shamir va Leonard Adlemanlar birinchi amaliy nosimmetrik kriptografik tizim bo‘lgan, katta tub sonlarni faktorizatsiyasi muammosiga asoslangan RSA tizimini ixtiro qilishdi. Nosimmetrik kriptografiyada darhol bir nechta yangi amaliy yo‘nalishlar, xususan elektron raqamli imzo (ERI) va elektron pul to‘lovi yo‘nalishlari ochildi.
1980-90 yillarda kriptografiyaning mutlaqo yangi yo‘nalishlari: ehtimolli shifrlash, kvant kriptografiyasi va boshqalar paydo bo‘ldi. Ularning amaliy qiymatini tushinish hali oldinda. Simmetrik kriptotizimlarni takomillashtirish ham haligacha dolzarb masala bo‘lib qolmoqda. Bu davr ichida feystel to‘riga ega bo‘lmagan shifrlar (SAFER, RC6 va boshqalar) yaratildi. 2005 yildan boshlab O‘zbekistonda ham yangi milliy shifrlash va raqamli imzo standartlari qabul qilindi.
Kriptografiya axborot konfidentsialligi va yaxlitligini nazorat qilishni ta’minlovchi hamma narsadan ko‘ra qudratli vositadir. Ko‘pgina munosabatlarda u xavfsizlikning dasturiy – texnik boshqaruvchilari o‘rtasida markaziy o‘rin egallaydi. Masalan, portativ kompyuterlarda, ma’lumotlarni jismoniy himoyalash juda qiyin, faqatgina kriptografiya hatto axborot o‘g‘irlanganda ham uning konfidentsialligini kafolatlash imkonini beradi.