 |
|
Подстановочные шифры
СОДЕРЖАНИЕ
Цель работы 4
1. Краткие теоретические сведения 4
1.1. Перестановочные шифры 4
1.2. Подстановочные шифры 4
1.3. Гамма – шифры 5
1.4. Другие типы симметричных шифров 5
1.5. Криптографические системыс открытым ключом 6
2. Типовые задачи для решения на занятии и индивидуальные расчетные
задания 6
Содержание отчета о практическом занятии 9
Контрольные вопросы 9
Библиографический список 9
Приложение А. Пример решетки Кардано 10
Приложение Б. Таблица Виженера 11
Приложение В. Отрывок из поэмы Н. А. Некрасова «Кому на Руси
жить хорошо» 12
Приложение Г. Русский алфавит в двоичном представлении 12
Цель работы - ознакомиться с основными классическими и современными методами криптографии, изучить применение симметричных и несимметричных методов шифрования.
Краткие теоретические сведения
Криптография(от греч. «тайнопись») – наука о методах преобразования информации в целях ее защиты от незаконных пользователей.
Шифр – алгоритм преобразования информации, ключ – сменяемый элемент шифра.
Можно выделить симметричные и несимметричные методы криптографии.
При использовании симметричных методов шифрование исходного сообщения и дешифрация криптограммы происходит по определенным алгоритмам с использованием одного и того же ключа. К симметричным методам относят такие классы шифров, как перестановка, подстановка, блочные комбинированные шифры, шифры, основанные на аналитических преобразованиях, гаммирование.
В несимметричных системах имеются два ключа: открытый ключ, доступный многим, и закрытый – секретный. Шифрование исходных сообщений и дешифрация криптограмм проводится с использованием различных ключей.
Криптографическая защита информации находит широкое применение для хранения и передачи конфиденциальных сообщений, данных, подтверждения подлинности электронных документов.
Перестановочные шифры
Знаки исходного сообщения переставляются по определенному алгоритму.
Алгоритм перестановок может определяться аналитическим путем, либо могут использоваться специальные механические приспособления (скиталы, решетки и др.)
Подстановочные шифры
Знаки исходного алфавита замещаются любыми знаками: буквами, цифрами, символами. Подстановка может быть однозначной и многозначной.
Простая (моноалфавитная) замена. Каждому символу исходного алфавита соответствует определенная пара.
Возможны различные варианты замены. Простейший буквенный пример - первое известное применение тайнописи на Руси - парная замена согласных букв (см. рис.1.1), гласные остаются незашифрованными.
| Б | В | Г | Д | Ж | З | К | Л | М | Н |
| Щ | Ш | Ч | Ц | Х | Ф | Т | С | Р | П |
Рисунок 1.1
При замене букв цифрами можно записать алфавит в несколько строк и пронумеровать строки и столбцы, а затем каждую букву заменять парой цифр - строка, столбец (см.рис.1.2). При использовании такой замены можно передавать не записанное зашифрованное сообщение, а озвученное - например, перестукиванием.
| А | Б | В | Г | Д | |
| Е | Ж | З | И | К | |
| Л | М | Н | О | П | |
| Р | С | Т | У | Ф | |
| Х | Ц | Ч | Ш | Щ | |
| Ь | Ы | Э | Ю | Я |
Рисунок 1.2 - Русский аналог «Квадрата Полибия»
1.2.2. Для скрытия статистических характеристик исходного сообщения применяют более сложные подстановки. Шифры с использованием ключа обладают большей конфиденциальностью.
Полиалфавитная замена - исходному алфавиту соответствует несколько групп знаков, при этом одним и тем же знаком могут зашифровываться различные символы исходного сообщения. Выбор знака из алфавитов замены осуществляется по определенным правилам, например, при использовании ключа - сочетанием символа исходного сообщения и соответствующего символа ключа.
Гомофоническая замена - каждому символу открытого текста соответствует несколько неповторяющихся символов.
Гамма шифры
Символы шифруемого текста последовательно складываются с символами некоторой специальной последовательности случайных чисел, которая называется гаммой. Может выполняться не сложение, а другие математические, логические операции. Используются конечные либо бесконечные гаммы.