Практическая работа №1
Исследование методов шифрования
Цель работы: ознакомиться с методами шифрования, провести анализ наиболее популярных методов, научиться осуществлять шифрование текста, освоить встроенные функции защиты, предлагаемые Microsoft Оffice.
Оборудование: персональный компьютер с ОС Linux/ Windows
Индивидуальное задание:
- провести кодирование фамилии и имени с помощью шифра Цезаря, шифра блочной перестановки;
- в соответствии с вариантом, используя метод шифрования Вижинера, зашифровать предложенную информацию;
- зашифровать текст методом перестановки по ключу и дешифровать тексты, зашифрованные методом перестановки;
- провести анализ алгоритмов дешифрования текстов;
- освоить встроенные функции защиты, предлагаемые Microsoft Оffice.
Теоретические сведения
Криптография (от крипто… и …графия)– тайнопись, система изменения письма с целью сделать текст непонятным для непосвященных лиц.
Криптоанализ – раздел криптологии, изучающий методы «вскрытия» (определения ключа или сообщения). При этом криптологи считают, что алгоритм шифрования известен, а ключ нет. Необходимо определить текст перехваченной шифровки.
Сущность криптографии заключается в следующем.
Готовое к передаче сообщение, будь то данные, речь или графическое изображение того или иного документа, обычно называется открытым, или незащищенным, текстом или сообщением. В процессе передачи такого сообщения по незащищенным каналам связи оно может быть легко перехвачено или отслежено подслушивающим лицом посредством его умышленных и неумышленных действий. Для предотвращения несанкционированного доступа к этому сообщению оно зашифровывается и тем самым преобразуется в шифрограмму или закрытый текст. Когда же санкционированный пользователь получает сообщение, он дешифрует или раскрывает его посредством обратного преобразования криптограммы, вследствие чего получается исходный открытый текст.
Методу преобразования в криптографической системе соответствует использование специального алгоритма. Действие такого алгоритма запускается уникальным числом, или битовой последовательностью, обычно называемой шифрующим ключом.
Ключевые термины
Пропорциональные или монофонические шифры – методы замены, в которых уравнивается частота появления зашифрованных знаков.
Шифры замены (подстановки) основаны на том, что символы исходного текста, обычно разделенные на блоки и записанные в одном алфавите, заменяются одним или несколькими символами другого алфавита в соответствии с принятым правилом преобразования.
Шифр многоалфавитной замены (или подстановки) – группа методов шифрования подстановкой, в которых для замены символов исходного текста используется не один, а несколько алфавитов по определенному правилу.
Шифры перестановки основаны на том, что входной поток исходного текста делится на блоки, в каждом из которых выполняется перестановка символов. Ключом такого шифра является используемая при шифровании перестановочная матрица или вектор, указывающий правило перестановки.
Шифр простой (или одноалфавитной) замены, простой подстановочный шифр, моноалфавитный шифр — группа методов шифрования, которые сводятся к созданию по определённому алгоритму таблицы шифрования, в которой для каждой буквы открытого текста существует единственная сопоставленная ей буква шифртекста. Само шифрование заключается в замене букв согласно таблице. Для расшифровки достаточно иметь ту же таблицу, либо знать алгоритм, по которой она генерируется.
Симметричное шифрование (шифрование с закрытым ключом) – методы обратимого преобразования данных, в которых используется один и тот же ключ, который обе стороны информационного обмена должны хранить в секрете от противника. Все известные из истории шифры, например, шифр Цезаря – это шифры с закрытым ключом.
Наряду с шифрованием используются и другие механизмы безопасности:
 |
· цифровая (электронная) подпись;
· контроль доступа;
· обеспечение целостности данных;
· обеспечение аутентификации.
Шифр Цезаря
Этот шифр реализует следующее преобразование открытого текста: каждая буква открытого текста заменяется третьей после нее буквой в алфавите, который считается написанным по кругу, т. е. после буквы «я» следует буква «а». Отметим, что Цезарь заменял букву третьей после нее буквой, но можно заменять и какой-нибудь другой. Главное, чтобы тот, кому посылается шифрованное сообщение, знал эту величину сдвига. Класс шифров, к которым относится и шифр Цезаря, называется шифрами замены.
Для иллюстрации такого шифра создадим таблицу замены, получившей название таблицы Веженера. Таблица приведена в Приложении. Поступим по правилу Цезаря и зашифруем ранее приведенную фразу. Для этого в первом столбце будем брать буквы открытого текста, а в качестве ключа возьмем букву «Г». Получим криптограмму вида:
АХСФО СЕСДЦ ЗИХЛГ ЬМЧУС ЕГРСД.