Kods: definīcija, kriptogrāfija, šifri un to piemēri

Uzzini, kas ir kods, kā darbojas kriptogrāfija un šifri — skaidrojums, vēsture un praktiski piemēri (Morse, ASCII, šifrēšanas algoritmi un kriptoanalīze).

Kods ir jebkura sistēma, ar kuru informācija tiek pārveidota par kaut ko citu, lai to nodotu, saglabātu vai pasargātu no nesankcionētas piekļuves. Dažreiz informāciju pārveido, lai saglabātu ziņu slepenībā. To parasti sauc par šifrēšanu vai kriptogrāfiju. Vienā avotā kodu skaidro šādi: kods ir "vārds, skaitlis vai kāds cits simbols, ko izmanto, lai atveidotu vārdu, frāzi vai zilbi atklātā tekstā". Tā ir viena no senākajām kriptogrāfijas formām.

Kods pret šifru

Pretstatā kodam ir šifrs, kurā parasti tiek mainīti atsevišķi burti vai simboli (substitūcija) vai mainīta to kārtība (transpozīcija). Galvenā atšķirība bieži ir tāda:

• Kods parasti aizvieto veselas vārdgrupas, zīmes vai frāzes ar citiem vārdiem, cipariem vai simboliem (piem., kodu grāmatas vai signālkodi).
• Šifrs parasti pārveido atsevišķus burtus vai bitus pēc noteikta algoritma.

Piemēri un pielietojumi

Dažreiz kodus izmanto arī kā vienkāršu saziņas veidu. Piemēram, cilvēki, kas atrodas uz divām dažādām laivām, var atrasties pārāk tālu, lai kliegtu, bet var nosūtīt ziņu, izmantojot karoga kodu — tas ir praktisks veids, kā pārraidīt nozīmīgu informāciju attālumā.

Cits klasisks piemērs ir Morzes ābece, kurā burti un cipari tiek attēloti ar punktiem un domuzīmēm vai īsiem un gariem signāliem. Tā ļauj pārraidīt teksta ziņojumus, izmantojot skaņu, gaismu vai elektriskus impulsus.

Datoru pasaulē kodi tiek plaši izmantoti informācijas attēlošanai un apstrādei. Būtiskākais princips ir pārveidot burtus, ciparus un citas vienības uz bināru forma — 1 un 0. Šī pieeja bija saistīta ar agrīnajām perforētām lentēm un perforētajām kartītēm, kur informācija tika kodēta ar caurumiem vai to trūkumu.

Tagad ierastais burtu un ciparu kods ir ASCII, kas piešķir katram rakstzīmei atbilstošu bita virkni. Papildus ir arī modernas kodēšanas sistēmas (piem., Unicode), kas atbalsta daudz valodu un simbolu.

Kriptogrāfija, algoritmi un atšifrēšana

Algoritmu (kodu), ar kuru ziņojums tiek padarīts slepens, sauc par šifrēšanas algoritmu. Lai atjaunotu sākotnējo (lasāmo) ziņojumu, nepieciešams atbilstošs atšifrēšanas algoritms. Mūsdienās šie procesi parasti izmanto privātus vai publiskus atslēgas mehānismus.

• Simetriskā šifrēšana: tas pats atslēgas materiāls (atslēga) tiek izmantots gan šifrēšanai, gan atšifrēšanai.
• Asimetriskā (publiskās atslēgas) kriptogrāfija: tiek izmantotas divas dažādas atslēgas — publiskā atslēga šifrēšanai un privātā atslēga atšifrēšanai.

Šifrēšanas algoritmi var būt vienkārši (vēsturiskie šifrēšanas paņēmieni) vai ļoti sarežģīti (mūsdienu standarti, piemēram, AES, RSA u.c.). Drošība balstās gan uz algoritma struktūru, gan uz atslēgas slepenību un garumu.

Kriptoanalīze un kodu laušana

Daudzi cilvēki uztver kodu veidošanu un lauzšanu kā spēli — patīk izveidot šifrus un mēģināt tos uzlauzt. Kodu lauzšana nozīmē analizēt šifrētu tekstu, lai atklātu izmantoto metodi un atjaunotu ziņojuma saturu. Sistēmātiska koda laušana un analīze ar mērķi saprast vai salauzt šifrus ir pazīstama kā kriptoanalīze.

Kriptoanalīze nav tikai hobijs — tā ir bijusi un joprojām ir nodarbošanās ar lielu stratēģisku nozīmi. Nācijas, drošības dienesti un citas organizācijas gadsimtiem ilgi ir centušās lauzt citu šifrus un aizsargāt savus komunicēšanas kanālus.

Praktiskie pielietojumi un citi kodu veidi

• Militārā un diplomātiskā saziņa — slepena informācijas apmaiņa.
• Datu aizsardzība un konfidencialitāte interneta sakaros (banku darbība, e‑pasts, e‑paraksti).
• Kodu grāmatas un signālkodi — vienkāršas, ātras saziņas sistēmas bez aprēķinu ierīcēm.
• Datortehnoloģijas — rakstzīmju kodi (piem., ASCII, Unicode), kļūdu labošana un datu kompresija.

Vēsture un attīstība

Kodu un šifru vēsture ir ļoti sena: no vienkāršiem simboliem un signāliem līdz sarežģītām mūsdienu kriptosistēmām. No perforētajām lentēm un perforētajām lentēm datu kodēšana attīstījās uz binārajām sistēmām un universālajiem standartu kodiem, piemēram, ASCII. Savukārt kriptogrāfijā attīstījās no klasiskām metodēm — substitution un transposition — līdz mūsdienu algoritmiem un publiskās atslēgas sistēmām.

Secinājums

Kodi var būt gan vienkārši, gan ārkārtīgi sarežģīti, atkarībā no mērķa — vai tas ir ātrs signāls uz laivas, brīdinājums SOS, datu pārsūtīšana datorā vai slepena militāra saziņa. Gan kodi, gan kriptogrāfija ir svarīgas cilvēku komunikācijas un informācijas aizsardzības sastāvdaļas mūsdienu pasaulē.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir kods?

J: Kā darbojas šifrēšana?

J: Kas ir kriptoanalīze?

J: Kas ir šifrēšanas algoritmi?

J: Kādi ir daži kodu izmantošanas piemēri?

Vai ir kāda atšķirība starp kodiem un šifriem?

Meklēt pēc burta