השתלשלות היסטורית של הצפנה

ההצפנה הראשונה המתועדת בספרי ההיסטוריה, היא השיטה בה השתמשו בעיר ספרטה ביוון העתיקה, במאה הרביעית לפני הספירה הנוצרית:

הצפנה מאוחרת יותר, הייתה נהוגה על ידי יוליוס קיסר:

במאה ה 15 פותחו באירופה שיטות הצפנה, המבוססות על 2 דיסקות מסתובבות. על הראשונה הופיעו אותיות הא"ב כסידרן, ועל השנייה, הופיעו האותיות באירגון לפי הצופן. כאשר הונחו שתי הדיסקות אחת על השנייה, ניתן היה לפענח את הכתוב, אות אחר אות.

בשנת 1970 המציא, מי שהיה נשיא ארה"ב – תומס ג'פרסון את גלגל ההצפנה.

בשנת 1891 המציא בזריס (Bazeries) גליל המורכב מ 20 דיסקות ממוספרות, שעל כל אחת מהן מופיעות כל האותיות בסדר שונה. הדיסקות נעו על ציר משותף, והאותיות נרשמו על דופן הדיסקה. ניתן היה להצפין 20 אותיות ביחד (אות מכל דיסקה).

בשנת 1917 המציא אדוארד הברן (Edward H. Hebern) את מכונת הרוטור, אשר באופן חשמלי יצרה את הקוד באמצעות מגעים, הנמצאים על המשטח העליון והתחתון של כל דיסקה. על כל דיסקה נרשמו כל אותיות הא"ב כסידרן בצד אחד, ובסדר אקראי בצידה השני (חיווט חשמלי בין שני צידי הדיסקה, יצר את הקשר בין אות מקורית לאות מוצפנת).

הצפנות נוספות מסוגים שונים פותחו במהלך השנים, וידועה במיוחד מערכת ההצפנה:

אניגמה

בשנת 1940 פיתחו הגרמנים מערכת מכנית משוכללת להצפנה בשם אניגמה (Enigma).

קוד זה היה בלתי ניתן לפיענוח, עד אשר לכדו האנגלים מערכת אניגמה ובאמצעותה הצליחו לפענח את כל סודות התקשורת של הגרמנים במלחמת העולם השנייה.

המערכת הורכבה מ 3 רוטורים מסתובבים, המחוברים למתקן כתיבה (לוח מקשים הדומה למכונת כתיבה). לאחר רישום כל אות, הסתובב אחד מהרוטורים מקום אחד קדימה. רק באמצעות מתקן דומה ניתן היה לפענח את הצופן.

הסבר מפורט על המערכת מופיע בספר באינטרנט (באנגלית) בכתובת (המשתנה מידי פעם):

http://www.vectorsite.net/ttcode.html

עם התפתחות המחשבים, גדל הקשר בין הצפנה לבין השימוש במחשב. בנוסף לכך התעורר הצורך להגן על מידע הנמצא במחשב, כמו למשל כרטיסי אשראי, חשבונות בנקים, מסמכים סודיים, וכו'.

 

עד שנות ה 70 של המאה ה 20, היה מונופול ממשלתי בעולם על ההצפנה (קריפטוגרפיה).

החל משנות השבעים של המאה ה 20, נשבר המונופול הממשלתי, והתפתח המחקר האקדמי בקריפטוגרפיה.

כיום מובן הקשר בין קריפטוגרפיה לסיבוכיות חישובית במתמטיקה.

קיים הבדל בין בעיות מסובכות, לבין בעיות פשוטות וידועות, שרק דורשות זמן רב לחישובן מכיוון שמספר האפשרויות גדול.

דוגמה למצב מסוג זה, בו המידע המקודד גלוי, ואפילו שיטת ההצפנה ידועה לכולם, היא ספר הטלפונים:

ספר טלפונים רגיל מורכב מרשימת שמות האנשים על פי סדר הא"ב של שמות המשפחה שלהם. הצפנה מתאפשרת, אם לצדדים המתקשרים בלבד, יש בנוסף לספר הטלפונים הרגיל, גם "ספר טלפונים הפוך", המאפשר למצוא פרטים של אדם על פי מספר הטלפון שלו. במקרה זה ניתן לרשום במקום כל אות את מספר הטלפון של אדם כלשהו, ששמו מתחיל באות הנדרשת. ההודעה המועברת תכלול רק אוסף מספרי טלפון, ורק אדם שיש לו את ספר הטלפונים ההפוך, יכול לפענח את ההודעה בזמן סביר.
בשנת 1976 פיתח מכון התקנים האמריקאי את "התקן להצפנת מידע אלקטרוני":

DES = Data Encription Standard

תקן זה מבוסס על פיתוח משנת 1970 בשם לוציפר (Lucciefer), ומשתמש בקוד הבינרי המופיע במחשב. המידע מחולק לקבוצות של 64 סיביות, וכל קבוצה מקודדת באמצעות מפתח קידוד של 56 סיביות. המשתמש אינו צריך לדעת מאומה על הצופן, מכיוון שהמחשב המשדר והמחשב הקולט, מצפינים ומפענחים את המידע בצורה אוטומטית.

 

בשנת 1978 פותח אלגוריתם RSA המבוסס על מכפלת 2 מספרים ראשוניים בני 100 ספרות (!). שם הצופן נקבע על פי שמות ממציאיו: Rivest, Shamir, Adelman. פרופסור שמיר הוא מדען ממכון ויצמן אשר קיבל בשנת 2003 את פרס טורינג על פיתוחיו בתחום הקריפטוגרפיה.

פעילות בנושא הצפנה:

יש תלמידים רבים המתעניינים בנושא ההצפנה, וניתן לבצע פעילויות רבות על נושאי ההצפנה.

אפילו פעילות פשוטה, כמו חיפוש מידע על ההשתלשלות ההיסטורית של כל אחת משיטות ההצפנה, מהווה הנאה לחלק מהלתמידים.

 

לעמוד הקודם לחץ כאןלעמוד הבא לחץ כאן