Когда люди начали обмениваться письменными посланиями, возникла и необходимость скрыть содержание некоторых из них от посторонних. Так появилась криптография — наука, изучающая способы превращения обычного текста в зашифрованный и обратно. И хотя раньше шифры применялись в основном в армии и разведке, сегодня методы шифрования окружают нас повсюду: при переписке в мессенджерах, при входе в личный кабинет через интернет, при оплате покупок банковской картой.
Может показаться, что всё это — для программистов и хакеров. Но на деле, основы шифрования нужны и школьникам. Особенно тем, кто готовится к ЕГЭ по информатике. Ведь в экзаменационных заданиях часто встречаются темы, связанные с обработкой строк, циклическими сдвигами, алгоритмами преобразования символов. Умение понимать суть шифра помогает не только решить задание, но и развивает логическое мышление.
Как всё начиналось: первые шифры
История шифрования уходит в глубокую древность. Даже когда не было компьютеров и алфавитов в привычном виде, люди уже пытались передавать тайные сообщения с помощью замены, перестановки или скрытых знаков. Ниже — несколько известных шифров, которые легли в основу более современных методов.
1. Сдвиг по алфавиту (или шифр Цезаря)
Один из самых простых способов шифрования. Каждый символ в сообщении заменяется другим, отстоящим от него на фиксированное число позиций в алфавите.
Пример:
Алфавит: A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
Сдвиг на 3 позиции: A → D, B → E, C → F, …, Z → C
Открытый текст: HELLO
Шифротекст: KHOOR
Такой метод был популярен в армии Древнего Рима — именно его использовал полководец Цезарь.
2. Зеркальное отображение (шифр Атбаш)
Этот способ основан на “перевороте” алфавита: первая буква меняется на последнюю, вторая — на предпоследнюю, и так далее.
A ↔ Z, B ↔ Y, C ↔ X, …
Сообщение ABC превращается в ZYW.
3. Многоалфавитный шифр (Виженер)
Чтобы избежать предсказуемости и защититься от простого перебора, шифр Виженера вводит ключевое слово, влияющее на преобразование каждой буквы текста. Теперь сдвиг зависит от конкретной буквы ключа.
Допустим, текст: HELLO
Ключ: KEY (повторяется до нужной длины: KEYKE)
Каждая буква сдвигается на количество позиций, соответствующее символу ключа:
H (7) + K (10) = R (17)
E (4) + E (4) = I (8)
L (11) + Y (24) = J (9)
L (11) + K (10) = V (21)
O (14) + E (4) = S (18)
Результат: RIJVS
Этот метод применялся в течение нескольких столетий, и лишь в XIX веке были разработаны способы его взлома.
Сравнение трёх базовых шифров
Название |
Метод шифрования |
Использует ключ? |
Уровень сложности |
Степень защиты |
Шифр Цезаря |
Постоянный сдвиг |
Нет |
Низкий |
Низкая |
Шифр Атбаш |
Зеркальный алфавит |
Нет |
Очень низкий |
Почти отсутствует |
Шифр Виженера |
Сдвиг по ключу |
Да |
Средний |
Средняя |
В заданиях ЕГЭ встречаются задачи на обработку текста, где нужно:
определить зашифрованный текст;
расшифровать сообщение, зная принцип или ключ;
запрограммировать алгоритм замены символов;
анализировать закономерности в последовательности букв.
Таким образом, знания о шифровании — это не только теория, но и инструмент для решения реальных задач на экзамене.
Найти, какой сдвиг был использован в шифре.
Определить исходный текст по шифрованному.
Реализовать алгоритм замены символов в коде.
Разобраться, как работает шифр при повторяющемся ключе.
Термин |
Значение |
Криптография |
Наука о защите информации с помощью шифрования |
Шифрование |
Процесс превращения читаемого текста в нечитабельный |
Дешифровка |
Обратный процесс: восстановление исходного текста |
Ключ |
Дополнительная информация, без которой невозможно расшифровать сообщение |
Шифр |
Метод преобразования текста |