Материал: 3350

переставляются столбцы, а затем строки. При расшифровке порядок перестановок был обратный. Пример данного метода шифрования показан в следующих таблицах:

Врезультате перестановки получена шифровка АЗЮЖЕ_СШГТООИПЕР. Ключом

кшифру служат номера столбцов 2413 и номера строк 4123 исходной таблицы.

Число вариантов двойной перестановки достаточно быстро возрастает с увеличением размера таблицы: для таблицы 3 х 3 их 36, для 4 х 4 их 576, а для 5*5 их

14400.

В средние века для шифрования применялись и магические квадраты. Магическими квадратами называются квадратные таблицы с вписанными в их клетки последовательными натуральными числами, начиная с единицы, которые дают в сумме по каждому столбцу, каждой строке и каждой диагонали одно и то же число. Для шифрования необходимо вписать исходный текст по приведенной в квадрате нумерации и затем переписать содержимое таблицы по строкам. В результате получается шифротекст, сформированный благодаря перестановке букв исходного сообщения.

Число магических квадратов очень резко возрастает с увеличением размера его сторон: для таблицы 3*3 таких квадратов -1; для таблицы 4*4 - 880; а для таблицы 5*5- 250000.

Шифры простой замены Система шифрования Цезаря - частный случай шифра простой замены. Метод

основан на замене каждой буквы сообщения на другую букву того же алфавита, путем смещения от исходной буквы на K букв.

Известная фраза Юлия Цезаря VENI VINI VICI – пришел, увидел, победил, зашифрованная с помощью данного метода, преобразуется в SBKF SFAF SFZF (при смещении на 4 символа).

Греческим писателем Полибием за 100 лет до н.э. был изобретен так называемый полибианский квадрат размером 5*5, заполненный алфавитом в случайном порядке. Греческий алфавит имеет 24 буквы, а 25-м символом является пробел. Для шифрования на квадрате находили букву текста и записывали в шифротекст букву, расположенную ниже

16

ее в том же столбце. Если буква оказывалась в нижней строке таблицы, то брали верхнюю букву из того же столбца.

Шифры сложной замены Шифр Гронсфельда состоит в модификации шифра Цезаря числовым ключом.

Для этого под буквами сообщения записывают цифры числового ключа. Если ключ короче сообщения, то его запись циклически повторяют. Шифротекст получают примерно также, как в шифре Цезаря, но отсчитывают не третью букву по алфавиту (как в шифре Цезаря), а ту, которая смещена по алфавиту на соответствующую цифру ключа.

Пусть в качестве ключа используется группа из трех цифр – 314, тогда Сообщение СОВЕРШЕННО СЕКРЕТНО Ключ 3143143143143143143

Шифровка ФПИСЬИОССАХИЛФИУСС В шифрах многоалфавитной замены для шифрования каждого символа

исходного сообщения применяется свой шифр простой замены (свой алфавит).

АБВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭЮЯ_

А АБВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭЮЯ_

Б _АБВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭЮЯ В Я_АБВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭЮ Г ЮЯ_АБВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭ

. …………

Я ВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭЮЯ_АБ

_ БВГДЕЁЖЗИКЛМНОПРСТУФХЧШЩЪЫЬЭЮЯ_А

Каждая строка в этой таблице соответствует одному шифру замены аналогично шифру Цезаря для алфавита, дополненного пробелом. При шифровании сообщения его выписывают в строку, а под ним ключ. Если ключ оказался короче сообщения, то его циклически повторяют. Шифротекст получают, находя символ в колонке таблицы по букве текста и строке, соответствующей букве ключа. Например, используя ключ АГАВА, из сообщения ПРИЕЗЖАЮ ШЕСТОГО получаем следующую шифровку:

Сообщение ПРИЕЗЖАЮ_ШЕСТОГО

Шифровка ПНИГЗЖЮЮЮАЕОТМГО

В компьютере такая операция соответствует сложению кодов ASCII символов сообщения и ключа по модулю 256.

3. Задание к работе

На языке VBA или С++ написать программу шифрования и дешифрования текстового файла методом, указанным преподавателем. В качестве примера в п. 4 приводится пример реализации алгоритма шифрация методом замены.

4. Порядок выполнения работы

17

На окне программы расположены три текстовых поля: для ввода исходного текста (textBox1), для вывода зашифрованного текста (textBox2), для вывода расшифрованного текста (textBox3). Для выполнения основных действий на окне расположены кнопка для выполнения операции шифрования (button1) и кнопка для выполнения операции дешифрации (button2). Программа реализована на языке C#.

Шифрование

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

string s="";

string T=textBox1.Text;

for (int i = 0; i < T.Length; i++)

{

s+=Convert.ToChar(Convert.ToInt32(T[i])+1);

}

textBox2.Text = s;

}

Дешифрование

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)

{

string s = "";

string T = textBox2.Text;

for (int i = 0; i < T.Length; i++)

{

s += Convert.ToChar(Convert.ToInt32(T[i]) - 1);

}

textBox3.Text = s;

}

Содержание отчета

1.Название работы.

2.Цель работы.

3.Блок-схему алгоритма шифрования.

4.Тексты программ.

5.Вопросы для самопроверки

1.Цель и задачи криптографии.

2.Шифры одиночной перестановки и перестановки по ключевому слову. Шифр Гронфельда.

18

3.Шифры двойной перестановки. Шифрование с помощью магического

квадрата.

4.Шифр многоалфавитной замены и алгоритм его реализации.

5.Алгоритм шифрации двойным квадратом. Шифр Enigma.

6.Алгоритм шифрования DES.

7.Алгоритм шифрования ГОСТ 28147-89.

8.Алгоритм шифрования RSA.

9.Алгоритм шифрования Эль Гамаля.

10.Задачи и алгоритмы электронной подписи.

11.Задачи распределения ключей.

19

Лабораторная работа №4

«Шифрация методами битовых манипуляций»

Введение

По мере развития и усложнения средств, методов и форм автоматизации процессов обработки информации повышается зависимость общества от степени безопасности используемых им информационных технологий, которая определяется степенью защищенности и устойчивости как компьютерных систем в целом, так и отдельных программ.

Для обеспечения защиты информации в настоящее время не существует какого-то одного технического приема или средства, однако общим в решении многих проблем безопасности является использование криптографии и криптоподобных преобразований информации.

1. Цель работы

Исследование основных методов криптографической зашиты информации.

2. Краткие сведения из теории

Шифры битовых манипуляций.

Методы кодирования сообщений путем манипуляций с битами возникли с появлением вычислительной техники. Как правило, современные компьютеризированные шифры попадают в класс, называемый шифрами бытовых манипуляций (bit manipulating ciphers). Хотя ревнители чистоты теории могут спорить о том, что такие шифры представляют собой просто вариацию шифров методом замены, большинство специалистов соглашается с тем, что концепции и методы, лежащие в основе шифров битовых манипуляций отличаются от всего, что было известно ранее, настолько значительно, что заслуживают выделения в особый класс.

Шифры битовых манипуляций популярны по двум причинам. Во-первых, они идеально подходят для использования в компьютерной криптографии, так как используют операции, которые легко выполняются системой. Вторая причина заключается в том, что полученный на выходе зашифрованный текст выглядит абсолютно нечитаемым - фактически полной бессмыслицей. Это положительно сказывается на безопасности и защищенности, так как важные данные маскируются под поврежденные файлы, доступ к которым просто никому не нужен.

Как правило шифры битовых манипуляций применимы только к компьютерным файлам и не могут использоваться для бумажных копий зашифрованных сообщений. Причина этого заключается в том, что манипуляции с битами имеют тенденцию генерировать непечатаемые символы. Поэтому мы всегда будем полагать, что текст, зашифрованный с помощью битовых манипуляций, всегда будет оставаться в виде электронного документа.

Шифры битовых манипуляций переводят открытый текст в шифрованный с помощью преобразования набора бит каждого символа по определенному алгоритму, используя одну из следующих логических операций или их комбинацию:

AND OR NOT XOR

Простейший (и наименее защищенный) шифр, манипулирующий с битами, использует только оператор первого дополнения. Этот оператор инвертирует все биты, входящие в состав байта. Таким образом, все нули становятся единицами и наоборот. Поэтому байт, над которым дважды проведена такая операция, принимает исходное значение.

20