XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

В Интернете опубликовано много полезных материалов, объясняющих различие методов преобразования информации, но интерес читателей к подобным темам не снижается. Рассмотрим термины шифрование, хеширование и кодирование данных на понятном пользовательском уровне.

Шифрование данных

Шифрование - обратимое преобразование информации в целях сокрытия сведений от несанкционированного круга лиц.

Шифрование происходит на основе алгоритмов, известных передающей и принимающей сторонам. Процесс преобразования открытой информации в закрытый вид называется шифрование. Обратный процесс преобразования закрытой (зашифрованной) информации в открытый вид называется дешифрование.

Взламывание шифра с получением алгоритма шифрования и ключа шифрования (при наличии) называется криптоанализ.

Алгоритм шифрования может использовать ключ шифрования или обходиться без него. Ключи шифрования бывают открытыми и закрытыми.

Шифрование применяется для реализации средств криптографической защиты информации (СКЗИ) - средства защиты хранимой информации и средства защиты передаваемой информации.

Хеширование данных

Криптографическая хеш-функция (хеш) - это математический алгоритм, преобразовывающий произвольный массив данных в состоящую из букв и цифр строку фиксированной длины.

Это определение означает, что с помощью алгоритма хеширования можно получить фиксированную строку цифр и букв, преобразовав текст произвольной длины. Полученный хеш можно хранить в качестве контрольного значения для проверки целостности преобразованных данных: если данные изменятся, то при повторном преобразовании их в хеш одинаковым алгоритмом получится другое значение.

Известными алгоритмами хеширования являются MD5, SHA-1 и SHA-2.

Основные принципы хеширования:

при хешировании одинаковых данных получается одинаковое значение хеша (хеш-кода);

разные данные преобразуются в разные хеш-коды (хеш-суммы);

криптостойкость хеш-функции заключается в стойкости к восстановлению хешируемых данных и стойкости к коллизиям преобразования.

Одним из самых простых применений хеширования является хранение паролей (считается более защищённым способом, чем хранение паролей в явном виде).

С помощью хеширования в можно контролировать в различных сервисах распространение медиафайлов, сравнивая их хеш-коды, можно отслеживать целостность хранимых и передаваемых данных или детектировать защитным ПО вредоносные программы.

Кодирование данных

Код - это система условных обозначений или сигналов.

Кодирование данных - это представление информации системой условных обозначений отличной от той, в которой информация исходно представлена.

Самым простым примером кодирования данных является текст. Кодирование может производиться рукописным или машинописным способом на определённом языке речи. Далее можно произвести перекодирование текста документа способом перевода его на другой язык.

Кодированием является написание программы для ЭВМ или перевод программы на другой язык программирования.

Элементами кодируемой информации могут быть:

буквы, слова и фразы естественного языка;

различные символы (знаки препинания, арифметические и логические операции и др.);

числа;

аудиовизуальные образы;

ситуации и явления;

генетическая информация;

и другие элементы.

Кодовые обозначения могут представлять собой буквы, числа, графические обозначения, электромагнитные импульсы, световые и звуковые сигналы, набор и сочетание химических молекул, и другое.

Кроме языка речи и программирования известными кодовыми системами являются: азбука Морзе, код Бодо, компьютерная кодировка символов ASCII и Unicodе, шрифты, системы штрих-кодов и др.

Системой кодов можно назвать распространённые устойчивые традиции, обряды, танцевальные системы, принятые в разных народностях.

Основные способы кодирования текстовой информации

Существует несколько основных способов кодирования текстовой информации:

графический, в котором текстовая информация кодируется путем использования специальных рисунков или знаков;

символьный, в котором тексты кодируются с использованием символов того же алфавита, на котором написан исходник;

числовой, в котором текстовая информация кодируется с помощью чисел.

Стенография

Стенография — это один из способов кодирования текстовой информации с помощью специальных знаков. Она представляет собой быстрый способ записи устной речи. Навыками стенографии могут владеть далеко не все, а лишь немногие специально обученные люди, которых называют стенографистами. Эти люди успевают записывать текст синхронно с речью выступающего человека, что, на наш взгляд, достаточно сложно. Однако для них это не проблема, поскольку в стенограмме целое слово или сочетание букв могут обозначаться одним знаком. Скорость стенографического письма превосходит скорость обычного в $4-7$ раз. Расшифровать (декодировать) стенограмму может только сам стенографист.

Криптография

В некоторых случаях возникает потребность засекречивания текста сообщения или документа, для того чтобы его не смогли прочитать те, кому не положено. Это называется защитой от несанкционированного доступа. В таком случае секретный текст шифруется. В давние времена шифрование называлось тайнописью.

Шифрование представляет собой процесс превращения открытого текста в зашифрованный, а дешифрование — процесс обратного преобразования, при котором восстанавливается исходный текст. Шифрование — это тоже кодирование, но с засекреченным методом, известным только источнику и адресату. Методами шифрования занимается наука криптография.

Криптография — это наука о методах и принципах передачи и приема зашифрованной с помощью специальных ключей информации.
Ключ — секретная информация, используемая криптографическим алгоритмом при шифровании/расшифровке сообщений.

Кодирование символов и знаков

Как известно, микро-ЭВМ предназначены для обработки не только цифровой, но и текстовой информации, которая может содержать буквы, цифры, математические символы, знаки препинания. В настоящее время разработаны различные системы кодирования текстовой информации, такие как ASCII, ANSI, КОИ-8 и UNICODE. Символы в этих системах представляются, как правило, восьмиразрядными двоичными кодами. Таким образом, получаются таблицы кодов, в которых каждому из отображаемых символов соответствуют значения от 0 до 255. Первые 127 кодовых комбинаций используются для латинских букв, цифр, знаков пунктуации и т.д. и обычно строятся по единому принципу. Кодовые комбинации, начиная со 128 соответствуют так называемым национальным алфавитам, символам псевдографики и прочим символам, которые отличаются для разных стран.

Наиболее распространенные системы кодирования текстовой информации.

Более общие решения многообразия, это переход к кодам с большей разрядностью и создание стандартной кодировки, принятой всеми. Такая кодировка UNICODE была создана специально созданным консорциумом.

UNICODE – стандарт кодирование символов, позволяет закодировать 65536 символов.

При вводе текстовой информации каждый вводимый символ подвергается кодированию, то есть преобразуется в числовой код. При выводе текстовой информации на устройство вывода, по числовому коду строится по изображение.

СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ – это принятый способ кодирования чисел и сопоставления этим кодом реальных числовых значений. Для записи чисел используется разных знаков. Все системы счисления делятся на два класса:

1. Позиционная. (Двоичная и десятичная система)

2. Непозиционная. (Римская)

Кодирование может быть равномерное и неравномерное:

при равномерном кодировании все символы кодируются кодами равной длины;

при неравномерном кодировании разные символы могут кодироваться кодами разной длины, это затрудняет декодирование

Закодированное сообщение можно однозначно декодировать с начала, если выполняется условие Фано: никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова;

Закодированное сообщение можно однозначно декодировать с конца, если выполняется обратное условие Фано: никакое кодовое слово не является окончанием другого кодового слова;

Условие Фано – это достаточное, но не необходимое условие однозначного декодирования.

Литература:

Шаньгин, В.Ф. Информационная безопасность компьютерных систем и сетей: учеб. пособие. — М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2011. — 416с.

Баранов, А.П. Проблемы обеспечения информационной безопасности в информационно-телекоммуникационной систем специального назначения и пути их решения // Информационное общество. —   1997. вып.1. —  с. 13-17.

Андрианов, В.И. «Шпионские штучки» и устройства для защиты объектов и информации: справ. пособие / В.И. Андрианов, В.А. Бородин, А.В. Соколов. С- Пб.: Лань, 1996. – 272с.

Баранов, А.П. Проблемы обеспечения информационной безопасности в информационно-телекоммуникационной систем специального назначения и пути их решения // Информационное общество. —   1997. вып.1. —  с. 13-17.

Код для цитирования: Скопировать