Краткое описание криптографии

Следующий план представляет собой обзор и актуальное руководство по криптографии:

Криптография (или криптология ) - практика и изучение сокрытия информации . Современная криптография пересекает дисциплины математики , информатики и инженерии . Применения криптографии включают карты банкоматов , компьютерные пароли и электронную торговлю .

Сущность криптографии [ править ]

• Криптограф
• Шифрование / дешифрование
• Криптографический ключ
• Шифр
• Зашифрованный текст
• Простой текст
• Код
• Tabula recta
• Алиса и Боб

Использование криптографических методов [ править ]

• Схемы обязательств
• Безопасные многосторонние вычисления
• Электронное голосование
• Аутентификация
• Цифровые подписи
• Криптосистемы
• Проблема обедающих криптографов
• Анонимный ремейлер
• Псевдонимность
• Луковая маршрутизация
• Цифровая валюта
• Обмен секретами
• Обфускация неразличимости

Отрасли криптографии [ править ]

• Многовариантная криптография
• Постквантовая криптография
• Квантовая криптография
• Стеганография
• Визуальная криптография

История криптографии [ править ]

• Японская криптология с 1500-х годов до Мэйдзи
• Криптография Первой мировой войны
• Криптография Второй мировой войны
  • Забронировать
  • Венона проект
  • Ультра

Шифры [ править ]

Классический [ править ]

Замена [ править ]

• Моноалфавитная замена
  • Шифр цезаря
    • ROT13
  • Аффинный шифр
  • Шифр атбаш
  • Шифр ключевого слова
• Полиалфавитная замена
  • Шифр Виженера
  • Автоключ шифр
  • Шифр гомофонной замены
• Полиграфическая подмена
  • Шифр playfair
  • Шифр холма

Транспонирование [ править ]

• Scytale
• Решетка
• Шифр перестановки
• Шифр ВИК - сложный ручной шифр, который использовал по крайней мере один советский шпион в начале 1950-х годов; это оказалось довольно безопасным для того времени

Современные алгоритмы с симметричным ключом [ править ]

• A5 / 1 и A5 / 2 - шифры, указанные для стандарта сотовой связи GSM
• BMGL
• Хамелеон
• РЫБА - Siemens AG
• Шифры времен Второй мировой войны 'Fish'
  • Geheimfernschreiber - механический одноразовый блокнот времен Второй мировой войны от Siemens AG , названный STURGEON от Bletchley Park
  • Пайк - усовершенствование РЫБЫ Росс Андерсон
  • Schlusselzusatz - механический одноразовый блокнот времен Второй мировой войны Лоренца , названный туннелем в Блетчли-парке
• HELIX
• ISAAC - предназначен как ГПСЧ
• Левиафан
• ЛИЛИ-128
• MUGI - рекомендация CRYPTREC
• MULTI-S01 - рекомендация CRYPTREC
• Одноразовый блокнот - Вернам и Моборн, запатентован в 1919 г .; экстремальный потоковый шифр
• Панама
• RC4 (ARCFOUR) - одна из серии профессора Рона Ривеста из Массачусетского технологического института ; CRYPTREC рекомендуется ограничить 128-битным ключом
  • CipherSaber - ( вариант RC4 с 10-байтовым случайным IV , легко реализовать
• Salsa20 - шифр, рекомендуемый eSTREAM
  • ChaCha20 - вариант Salsa20.
• ТЮЛЕНЬ
• СНЕГ
• ТРЕЗВЫЙ
  • СОБЕР-Т16
  • СОБЕР-Т32
• WAKE (7330283203)

Блочные шифры [ править ]

• Шифр продукта
• Шифр Фейстеля - образец Хорста Фейстеля
• Advanced Encryption Standard (Rijndael) - 128-битный блок; Выбор NIST для AES, FIPS 197; Создано в 2001 году - Джоан Дэемен и Винсент Риджмен ; Выбор НЕССИ ; Рекомендация CRYPTREC .
• Анубис - 128-битный блок
• BEAR - создан Россом Андерсоном из потокового шифра и хэш-функции.
• Blowfish - 64-битный блок; от Брюс Шнайер и соавт.
• Камелия - 128-битный блок; Выбор NESSIE (NTT и Mitsubishi Electric); Рекомендация CRYPTREC
• CAST-128 ( CAST5 ) - 64-битный блок; один из серии алгоритмов Карлайла Адамса и Стаффорда Тавареса , настаивающих на том, что имя не связано с их инициалами
  • CAST-256 ( CAST6 ) - 128-битный блок; преемник CAST-128 и кандидат на конкурс AES
• CIPHERUNICORN-A - 128-битный блок; Рекомендация CRYPTREC
• CIPHERUNICORN-E - 64-битный блок; Рекомендация CRYPTREC (ограниченная)
• CMEA - шифр, используемый в сотовых телефонах США, имеет слабые места.
• CS-Cipher - 64-битный блок
• Стандарт шифрования данных (DES) - 64-битный блок; FIPS 46-3, 1976
• DEAL - кандидат в AES, полученный из DES
• DES-X - вариант DES для увеличения размера ключа.
• FEAL
• GDES - вариант DES, предназначенный для ускорения шифрования
• Гран Крю - 128-битный блок
• Hierocrypt-3 - 128-битный блок; Рекомендация CRYPTREC
• Hierocrypt-L1 - 64-битный блок; Рекомендация CRYPTREC (ограниченная)
• IDEA NXT - название проекта FOX, семейство 64-битных и 128-битных блоков; Mediacrypt (Швейцария); на Pascal Жюно и Серж Воденей Швейцарского технологического института Лозанны
• Международный алгоритм шифрования данных (IDEA) - 64-битный блок; Джеймс Мэсси и Икс Лай из ETH Zurich
• Иракский блочный шифр (IBC)
• КАСУМИ - 64-битный блок; основан на MISTY1 , принятом для безопасности сотовых телефонов следующего поколения W-CDMA
• KHAZAD - 64-битный блок, разработанный Барретто и Райменом
• Хуфу и Хафр - 64-битные блочные шифры
• Кузнечик - российский 128-битный блочный шифр, определенный в ГОСТ Р 34.12-2015 и RFC 7801.
• LION - блочный шифр, созданный из потокового шифра и хэш-функции, Росс Андерсон
• LOKI89 / 91 - 64-битные блочные шифры
• LOKI97 – 128-bit block cipher, AES candidate
• Lucifer – by Tuchman et al. of IBM, early 1970s; modified by NSA/NBS and released as DES
• MAGENTA – AES candidate
• Mars – AES finalist, by Don Coppersmith et al.
• MISTY1 – NESSIE selection 64-bit block; Mitsubishi Electric (Japan); CRYPTREC recommendation (limited)
• MISTY2 – 128-bit block: Mitsubishi Electric (Japan)
• Nimbus – 64-bit block
• NOEKEON – 128-bit block
• NUSH – variable block length (64-256-bit)
• Q – 128-bit block
• RC2 – 64-bit block, variable key length
  • RC6 – variable block length; AES finalist, by Ron Rivest et al.
  • RC5 – Ron Rivest
• SAFER – variable block length
• SC2000 – 128-bit block; CRYPTREC recommendation
• Serpent – 128-bit block; AES finalist by Ross Anderson, Eli Biham, Lars Knudsen
• SHACAL-1 – 160-bit block
• SHACAL-2 – 256-bit block cypher; NESSIE selection Gemplus (France)
• Shark – grandfather of Rijndael/AES, by Daemen and Rijmen
  • Square – father of Rijndael/AES, by Daemen and Rijmen
• TEA – by David Wheeler & Roger Needham
• Triple DES – by Walter Tuchman, leader of the Lucifer design team—not all triple uses of DES increase security, Tuchman's does; CRYPTREC recommendation (limited), only when used as in FIPS Pub 46-3
• Twofish – 128-bit block; AES finalist by Bruce Schneier et al.
• XTEA – by David Wheeler & Roger Needham
• 3-Way – 96-bit block by Joan Daemen
• Polyalphabetic substitution machine cyphers
  • Enigma – WWII German rotor cypher machine—many variants, any user networks for most of the variants
  • Purple – highest security WWII Japanese Foreign Office cypher machine; by Japanese Navy Captain
  • SIGABA – WWII US cypher machine by William Friedman, Frank Rowlett et al.
  • TypeX – WWII UK cypher machine
• Hybrid code/cypher combinations
  • JN-25 – WWII Japanese Navy superencyphered code; many variants
  • Naval Cypher 3 – superencrypted code used by the Royal Navy in the 1930s and into WWII

Modern asymmetric-key algorithms[edit]

Asymmetric key algorithm[edit]

• ACE-KEM – NESSIE selection asymmetric encryption scheme; IBM Zurich Research
  • ACE Encrypt
• Chor-Rivest
• Diffie-Hellman – key agreement; CRYPTREC recommendation
• El Gamal – discrete logarithm
• Elliptic curve cryptography – (discrete logarithm variant)
• PSEC-KEM – NESSIE selection asymmetric encryption scheme; NTT (Japan); CRYPTREC recommendation only in DEM construction w/SEC1 parameters
  • ECIES – Elliptic Curve Integrated Encryption System, Certicom Corporation
  • ECIES-KEM
  • ECDH – Elliptic Curve Diffie-Hellman key agreement, CRYPTREC recommendation
• EPOC
• Merkle–Hellman knapsack cryptosystem – knapsack scheme
• McEliece cryptosystem
• Niederreiter cryptosystem
• NTRUEncrypt
• RSA – factoring
  • RSA-KEM – NESSIE selection asymmetric encryption scheme; ISO/IEC 18033-2 draft
  • RSA-OAEP – CRYPTREC recommendation
• Rabin cryptosystem – factoring
  • Rabin-SAEP
  • HIME(R)
• Threshold cryptosystem
• XTR

Keys[edit]

Key authentication[edit]

• Public key infrastructure
  • X.509
  • OpenPGP
• Public key certificate
  • Certificate authority
  • Certificate revocation list
• ID-based cryptography
• Certificate-based encryption
• Secure key issuing cryptography
• Certificateless cryptography
• Merkle tree

Transport/exchange[edit]

• Diffie–Hellman
• Man-in-the-middle attack
• Needham–Schroeder
• Offline private key
• Otway–Rees
• Trusted paper key
• Wide Mouth Frog

Weak keys[edit]

• Brute force attack
• Dictionary attack
• Related key attack
• Key derivation function
• Key strengthening
• Password
• Password-authenticated key agreement
• Passphrase
• Salt
• Factorization^[1]

Cryptographic hash functions[edit]

• Message authentication code
• Keyed-hash message authentication code
  • Encrypted CBC-MAC (EMAC) – NESSIE selection MAC
  • HMAC – NESSIE selection MAC; ISO/IEC 9797-1, FIPS PUB 113 and IETF RFC
  • TTMAC – (Two-Track-MAC) NESSIE selection MAC; K.U.Leuven (Belgium) & debis AG (Germany)
  • UMAC – NESSIE selection MAC; Intel, UNevada Reno, IBM, Technion, & UC Davis
• MD5 – one of a series of message digest algorithms by Prof Ron Rivest of MIT; 128-bit digest
• SHA-1 – developed at NSA 160-bit digest, an FIPS standard; the first released version was defective and replaced by this; NIST/NSA have released several variants with longer 'digest' lengths; CRYPTREC recommendation (limited)
  • SHA-256 – NESSIE selection hash function, FIPS 180-2, 256-bit digest; CRYPTREC recommendation
  • SHA-384 – NESSIE selection hash function, FIPS 180-2, 384-bit digest; CRYPTREC recommendation
  • SHA-512 – NESSIE selection hash function, FIPS 180-2, 512-bit digest; CRYPTREC recommendation
• SHA-3 – originally known as Keccak; was the winner of the NIST hash function competition using sponge function.
• Streebog – Russian algorithm created to replace an obsolete GOST hash function defined in obsolete standard GOST R 34.11-94.
• RIPEMD-160 – developed in Europe for the RIPE project, 160-bit digest; CRYPTREC recommendation (limited)
• RTR0 – one of Retter series; developed by Maciej A. Czyzewski; 160-bit digest
• Tiger – by Ross Anderson et al.
• Snefru – NIST hash function competition
• Whirlpool – NESSIE selection hash function, Scopus Tecnologia S.A. (Brazil) & K.U.Leuven (Belgium)

Cryptanalysis[edit]

Classical[edit]

• Frequency analysis
• Contact analysis
• Index of coincidence
• Kasiski examination

Modern[edit]

• Symmetric algorithms
  • Boomerang attack
  • Brute force attack
  • Davies' attack;
  • Differential cryptanalysis
  • Impossible differential cryptanalysis
  • Integral cryptanalysis
  • Linear cryptanalysis
  • Meet-in-the-middle attack
  • Mod-n cryptanalysis
  • Related-key attack
  • Slide attack
  • XSL attack
• Hash functions:
  • Birthday attack
• Attack models
  • Chosen-ciphertext
  • Chosen-plaintext
  • Ciphertext-only
  • Known-plaintext
• Side channel attacks
  • Power analysis
  • Timing attack
  • Cold boot attack
• Network attacks
  • Man-in-the-middle attack
  • Replay attack
• External attacks
  • Black-bag cryptanalysis
  • Rubber-hose cryptanalysis

Robustness properties[edit]

• Provable security
• Random oracle model
• Ciphertext indistinguishability
• Semantic security
• Malleability
• Forward secrecy
• Forward anonymity
• Freshness

Undeciphered historical codes and ciphers[edit]

• Beale ciphers
• Chaocipher
• D'Agapeyeff cipher
• Dorabella cipher
• Rongorongo
• Shugborough inscription
• Voynich manuscript

Organizations and selection projects[edit]

Cryptography standards[edit]

• Federal Information Processing Standards (FIPS) Publication Program – run by NIST to produce standards in many areas to guide operations of the US Federal government; many FIPS publications are ongoing and related to cryptography
• American National Standards Institute (ANSI) – standardization process that produces many standards in many areas; some are cryptography related, ongoing)
• International Organization for Standardization (ISO) – standardization process produces many standards in many areas; some are cryptography related, ongoing
• Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) – standardization process produces many standards in many areas; some are cryptography related, ongoing
• Internet Engineering Task Force (IETF) – standardization process that produces many standards called RFCs) in many areas; some are cryptography related, ongoing)

General cryptographic[edit]

• National Security Agency (NSA) – internal evaluation/selections, charged with assisting NIST in its cryptographic responsibilities
• Government Communications Headquarters (GCHQ) – internal evaluation/selections, a division is charged with developing and recommending cryptographic standards for the UK government
• Defence Signals Directorate (DSD) – Australian SIGINT agency, part of ECHELON
• Communications Security Establishment (CSE) – Canadian intelligence agency

Open efforts[edit]

• Data Encryption Standard (DES) – NBS selection process, ended 1976
• RIPE – division of the RACE project sponsored by the European Union, ended mid-1980s
• Advanced Encryption Standard (AES) – a "break-off" competition sponsored by NIST, ended in 2001
• NESSIE Project – an evaluation/selection program sponsored by the European Union, ended in 2002
• eSTREAM– program funded by ECRYPT; motivated by the failure of all of the stream ciphers submitted to NESSIE, ended in 2008
• CRYPTREC – evaluation/recommendation program sponsored by the Japanese government; draft recommendations published 2003
• CrypTool – an e-learning freeware programme in English and German— exhaustive educational tool about cryptography and cryptanalysis

Influential cryptographers[edit]

List of cryptographers

Legal issues[edit]

• AACS encryption key controversy
• Free speech
  • Bernstein v. United States - Daniel J. Bernstein's challenge to the restrictions on the export of cryptography from the United States.
  • Junger v. Daley
  • DeCSS
  • Phil Zimmermann - Arms Export Control Act investigation regarding the PGP software.
• Export of cryptography
• Key escrow and Clipper Chip
• Digital Millennium Copyright Act
• Digital Rights Management (DRM)
• Patents
  • RSA – now public domain
  • David Chaum – and digital cash
• Cryptography and law enforcement
  • Telephone wiretapping
  • Espionage
• Cryptography laws in different nations
  • Official Secrets Act – United Kingdom, India, Ireland, Malaysia, and formerly New Zealand
  • Regulation of Investigatory Powers Act 2000 – United Kingdom

Academic and professional publications[edit]

• Journal of Cryptology
• Encyclopedia of Cryptography and Security
• Cryptologia – quarterly journal focusing on historical aspects
• Communication Theory of Secrecy Systems – cryptography from the viewpoint of information theory

Allied sciences[edit]

• Security engineering

See also[edit]

• Outline of computer science
• Outline of computer security

References[edit]