03-05-2023
| Теория связи в секретных системах |
|
| Communication Theory of Secrecy Systems | |
| Автор: | |
|---|---|
| Жанр: | |
| Язык оригинала: | |
| Оригинал издан: | |
| Издатель: | |
| Страниц: |
59 |
Теория связи в секретных системах (англ. Communication Theory of Secrecy Systems, 1949) - статья Клода Шеннона опубликованная в The Bell System Technical Journal в 1948 году. Данная статья послужила началом обширных исследований в теории кодирования и передачи информации, и, по всеобщему мнению, придала криптографии статус науки, а также ознаменовала наступление эры научной криптологии с секретными ключами.. В ней определены фундаментальные понятия теории криптографии.
Весной 1941 года К. Шеннон вернулся в компанию Белл. С началом Второй мировой войны Т.Фрай возглавил работу над программой для систем управления огнем для противовоздушной обороны. Шеннон присоединился к группе Фрая и работал над устройствами, засекавшими самолеты противника и нацеливавшими зенитные установки, также он разрабатывал криптографические системы, в том числе и правительственную связь, которая обеспечивала переговоры Черчилля и Рузвельта через океан. В 1945 году, Шенноном был представлен секретный доклад, который и был опубликован в «Bell System Technical Journal».
Клод Э́лвуд Ше́ннон (англ. Claude Elwood Shannon) — американский математик и инженер, основатель теории информации, автор многих книг и статей по кибернетике.
В первой части излагается основная математическая структура секретных систем. В теории связи считается, что язык может рассматриваться как некоторый вероятностный процесс, который создает дискретную последовательность символов в соответствии с некоторой системой вероятностей.
Так же в первой части приводятся примеры шифров:
Во второй части статьи рассматривается проблема "теоретической секретности". Насколько легко некоторая система поддается раскрытию при условии, что для анализа перехваченной криптограммы противник располагает неограниченным количеством времени и специалистов? Эта проблема тесно связана с вопросами связи при наличии шумов, и понятия энтропии и неопределенности, введенные в теории связи, находят прямое применение в этом разделе криптографии.
Вводится понятие "Совершенная секретность" , для которой требуется, чтобы апостериорные вероятности различных сообщений, полученные после перехвата противником данной криптограммы, были бы в точности равны априорным вероятностям тех же сообщений до перехвата.
Определяется величина H(N), названная ненадежностью. Эта величина измеряет (в статистическом смысле), насколько близка средняя криптограмма из N букв к единственному решению, т.е. насколько неточно известно противнику истинное сообщение после перехвата криптограммы из N букв. Далее выводятся различные свойства ненадежности, например: ненадежность ключа не возрастает с ростом N. Эта ненадежность является теоретическим показателем секретности - теоретическим, поскольку она позволяет противнику дешифрировать криптограмму лишь в том случае, если он обладает неограниченным запасом времени.
В этой же части определяется функция H(N) для некоторых идеализированных типов шифров, называемых случайными шифрами. С некоторыми видоизменениями эта функция может быть применена ко многим случаям, представляющим практический интерес. Это дает способ приближенного вычисления количества материала, который требуется перехватить чтобы получить решение секретной системы.
Рассматриваются идеальные системы - секретные системы с конечным ключом, в которых неопределенность не стремится к нулю при N. В любом языке можно аппроксимировать такую ситуацию, т.е. отсрочить приближение H(N) к нулю до сколь угодно больших N. Однако такие системы имеют много недостатков, таких как сложность и чувствительность к ошибкам при передаче криптограммы.
Вводятся пять основных критериев оценки секретных систем:
Третья часть статьи посвящена "практической секретности". Две системы с одинаковым объемом ключа могут быть обе разрешимы единственным образом, когда перехвачено N букв, но они могут значительно отличаться по количеству времени и усилий, затрачиваемых для получения решения. На основе анализа основных недостатков секретных систем предлагаются методы построения систем, для решения которых требуются большие затраты времени и сил. Наконец, рассматривается проблема несовместимости различных желательных качеств секретных систем (исходя из критериев оценки системы, представленных во второй части).
Communication Theory of Secrecy Systems.