Все вопросы к тесту (html) Методы и средства защиты компьютерной информации

1. Запустите PascalABC.

2. С помощью команды Сервис – Создать форму сформируйте форму:

3. Введите событийную процедуру для кнопки «Шифровать»:

procedure Button1OnClick;

Var i: integer;

begin

If Edit1.Text<>'' Then

For i:=length(Edit1.Text) downto 1 do

Edit2.Text:=Edit2.Text+Edit1.Text[i];

end;

4. Введите событийную процедуру для кнопки «Очистить»:

procedure Button2OnClick;

begin

Edit1.Text:='';

Edit2.Text:='';

end;

5. Проверьте работу приложения:

6. Сохраните приложение.

1. С помощью команды Сервис – Создать форму сформируйте форму:

2. Введите событийную процедуру для кнопки «Зашифровать»:

procedure Button1OnClick;

Var n,m,x,i,j,k,q: integer;

begin

Edit3.Text:='';

n:=length(Edit1.Text); {длина блока}

m:=length(Edit2.Text) div n; {число полных блоков}

x:=length(Edit2.Text) mod n; {число недостающих символов в последнем блоке}

If x<>0 then

begin

For i:=1 to n-x do

Edit2.Text:=Edit2.Text+'___'; {заполняем последний блок символами ___,

m:=m+1; {если он неполный}

end;

q:=0;

For i:=1 to m do

begin

For j:=1 to n do

begin

k:=StrToInt(Edit1.Text[j]); {выполняем шифрование в соответствии с}

Edit3.Text:=Edit3.Text+Edit2.Text[k+q]; {заданным ключом}

end;

q:=q+n; {переход к следующему блоку}

end;

end;

3. Введите событийную процедуру для кнопки «Очистить»:

procedure Button2OnClick;

begin

Edit1.Text:='';

Edit2.Text:='';

Edit3.Text:='';

end;

7. Проверьте работу приложения:

8. Добавьте на форму кнопку «Расшифровать»:

9. Введите событийную процедуру для кнопки «Расшифровать»:

procedure Button3OnClick;

Var n,m,x,i,j,k,q,l: integer;

begin

Edit2.Text:='';

n:=length(Edit1.Text);

m:=length(Edit3.Text) div n;

x:=length(Edit3.Text) mod n;

If x<>0 then

begin

For i:=1 to n-x do

Edit3.Text:=Edit3.Text+'___';

m:=m+1;

end;

q:=0;

For i:=1 to m do

begin

For j:=1 to n do

begin

For l:=1 to n do

begin

if StrToInt(Edit1.Text[l]) = j then

begin

Edit2.Text:=Edit2.Text+Edit3.Text[l+q];

end;

end;

end;

q:=q+n;

end;

end;

10. Проверьте работу приложения:

11. Сохраните приложение.

1. Зашифровать текст «КРИПТОАНАЛИЗ» путем изменения прямой последовательности символов (слева направо) на обратную (справа налево).

2. Расшифровать текст «АНИЧИЛЕВ___ЯАНЬЛАЧАН» путем изменения прямой последовательности символов (слева направо) на обратную (справа налево).

3. Зашифровать текст «ИМИТОВСТАВКА», применяя шифр перестановки с ключом 231.

4. Зашифровать текст «ИСХОДНОЕ___СООБЩЕНИЕ», применяя шифр перестановки с ключом 634251.

5. Расшифровать текст «МКОЮПЬРТЕ», применяя шифр перестановки с ключом 312.

6. Расшифровать текст «АБОРЙНТЫОП___РСЕЦС», применяя шифр перестановки с ключом 4213.

1. Зашифровать текст «КРИПТОСТОЙКОСТЬ» путем изменения прямой последовательности символов (слева направо) на обратную (справа налево).

2. Расшифровать текст «ЕИНАВОРИБАТШСАМ» путем изменения прямой последовательности символов (слева направо) на обратную (справа налево).

3. Зашифровать текст «УПРАЖНЕНИЕ», применяя шифр перестановки с ключом 24531.

4. Зашифровать текст «СПОСОБЫ___ШИФРОВАНИЯ», применяя шифр перестановки с ключом 132.

5. Расшифровать текст «ОЛПТИИА___КЕЗБПАОНОСТИС», применяя шифр перестановки с ключом 231.

6. Расшифровать текст «АИЩЗАТ», применяя шифр перестановки с ключом 243165.

1. Зашифровать текст «ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ» путем изменения прямой последовательности символов (слева направо) на обратную (справа налево).

2. Расшифровать текст «ЕИНАВОРИММАРГОРП» путем изменения прямой последовательности символов (слева направо) на обратную (справа налево).

3. Зашифровать текст «БЕЗОПАСНОСТЬ», применяя шифр перестановки с ключом 231.

4. Зашифровать текст «ИНФОРМАЦИЯ», применяя шифр перестановки с ключом 51423.

5. Расшифровать текст «НОТЕОШЕНИР___СНАВОИМИСТ», применяя шифр перестановки с ключом 312.

6. Расшифровать текст «ЕЛДИЕЛТЬ», применяя шифр перестановки с ключом 2314.

1. Зашифровать текст «РАСШИФРОВАНИЕ» путем изменения прямой последовательности символов (слева направо) на обратную (справа налево).

2. Расшифровать текст «ЯИНАВОРИММАГ___ДОТЕМ» путем изменения прямой последовательности символов (слева направо) на обратную (справа налево).

3. Зашифровать текст «АЛГОРИТМ», применяя шифр перестановки с ключом 4213.

4. Зашифровать текст «КРИПТОСТОЙКОСТЬ», применяя шифр перестановки с ключом 31245.

5. Расшифровать текст «ОСПЕДЛВАОЕЛТНОЬТЬС», применяя шифр перестановки с ключом 231.

6. Расшифровать текст «АДРНБУРАЭМ», применяя шифр перестановки с ключом 35241.

1. Зашифровать текст «СООБЩЕНИЕ» путем изменения прямой последовательности символов (слева направо) на обратную (справа налево).

2. Расшифровать текст «ТСКЕТ___ЙЫТЫРКТО» путем изменения прямой последовательности символов (слева направо) на обратную (справа налево).

3. Зашифровать текст «ПРОГРАММА», применяя шифр перестановки с ключом 312.

4. Зашифровать текст «ПРИМЕР___ШИФРА», применяя шифр перестановки с ключом 341265.

5. Расшифровать текст «ОВСЙВТСО», применяя шифр перестановки с ключом 3214.

6. Расшифровать текст «ОЛЧНЫБШ___ИФРЙ», применяя шифр перестановки с ключом 324561.

Исторически первыми появились симметричные криптографические системы. Симметричная криптосистема шифрования – криптосистема, в которой для зашифровывания и расшифровывания информации используется один и тот же ключ.

Это означает, что любой, кто имеет доступ к ключу шифрования, может расшифровать сообщение. Соответственно с целью предотвращения несанкционированного раскрытия зашифрованной информации все ключи шифрования в симметричных криптосистемах должны держаться в секрете. Именно поэтому симметричные криптосистемы называют криптосистемами с секретным ключом — ключ шифрования должен быть доступен только тем, кому предназначено сообщение. Симметричные криптосистемы называют еще одноключевыми криптографическими системами, или криптосистемами с закрытым ключом.

Схема симметричной криптосистемы шифрования показана на рисунке:

Схема симметричной криптосистемы шифрования

Данные криптосистемы характеризуются наиболее высокой скоростью шифрования, и с их помощью обеспечиваются как конфиденциальность и подлинность, так и целостность передаваемой информации. Конфиденциальность передачи информации с помощью симметричной криптосистемы зависит от надежности шифра и обеспечения конфиденциальности ключа шифрования.

Обычно ключ шифрования представляет собой файл или массив данных и хранится на персональном ключевом носителе, например дискете или смарт-карте; обязательно принятие мер, обеспечивающих недоступность персонального ключевого носителя кому-либо, кроме его владельца.

Подлинность обеспечивается за счет того, что без предварительного расшифровывания практически невозможно осуществить смысловую модификацию и подлог криптографически закрытого сообщения. Фальшивое сообщение не может быть правильно зашифровано без знания секретного ключа.

Целостность данных обеспечивается присоединением к передаваемым данным специального кода (имитовставки), вырабатываемой по секретному ключу. Имитовставка является разновидностью контрольной суммы, т.е. некоторой эталонной характеристикой сообщения, по которой осуществляется проверка целостности последнего. Алгоритм формирования имитовставки должен обеспечивать ее зависимость по некоторому сложному криптографическому закону от каждого бита сообщения. Проверка целостности сообщения выполняется получателем сообщения путем выработки по секретному ключу имитовставки, соответствующей полученному сообщению, и ее сравнения с полученным значением имитовставки. При совпадении делается вывод о том, что информация не была модифицирована на пути от отправителя к получателю.

Симметричное шифрование идеально подходит для шифрования информации «для себя», например, с целью предотвращения НСД к ней в отсутствие владельца. Это может быть как архивное шифрование выбранных файлов, так и прозрачное (автоматическое) шифрование целых логических или физических дисков.

Обладая высокой скоростью шифрования, одноключевые криптосистемы позволяют решать многие важные задачи защиты информации. Однако автономное использование симметричных криптосистем в компьютерных сетях порождает проблему распределения ключей шифрования между пользователями.

Перед началом обмена зашифрованными данными необходимо обменяться секретными ключами со всеми адресатами. Передача секретного ключа симметричной криптосистемы не может быть осуществлена по общедоступным каналам связи, секретный ключ надо передавать отправителю и получателю по защищенному каналу.

В связи с тем, что открытый текст сообщения обычно имеет произвольную длину, то он разбивается на более мелкие блоки фиксированной длины. Тексты этих блоков шифруются отдельно, независимо друг от друга.

Одноключевые блочные шифры подразделяются на три группы:

· шифры перестановки;

· шифры замены;

· составные шифры.

Криптография является методологической основой современных систем обеспечения безопасности информации в компьютерных системах и сетях. Исторически криптография (в переводе с греческого этот термин означает «тайнопись») зародилась как способ скрытой передачи сообщений.

Криптография – наука, изучающая методы преобразования информации, обеспечивающие ее конфиденциальность и аутентичность. Под конфиденциальностью понимают невозможность получения информации из преобразованного массива без знания дополнительной информации. Аутентичность информации состоит в подлинности авторства и целостности.

Такие преобразования обеспечивают решение трех главных проблем защиты данных: обеспечение конфиденциальности, целостности и подлинности передаваемых или сохраняемых данных.

Для реализации указанных функций используются криптографические технологии шифрования, цифровой подписи и аутентификации.

Конфиденциальность обеспечивается с помощью алгоритмов и методов симметричного и асимметричного шифрования, а также путем взаимной аутентификации абонентов на основе многоразовых и одноразовых паролей, цифровых сертификатов, смарт-карт и т.п.

Целостность и подлинность передаваемых данных обычно достигается с помощью различных вариантов технологии электронной подписи, основанных на односторонних функциях и асимметричных методах шифрования.

Аутентификация разрешает устанавливать соединения только между легальными пользователями и предотвращает доступ к средствам сети нежелательных лиц.

Абонентам, доказавшим свою легальность (аутентичность), предоставляются разрешенные виды сетевого обслуживания.

Обеспечение конфиденциальности, целостности и подлинности передаваемых и сохраняемых данных осуществляется, прежде всего, правильным использованием криптографических способов и средств защиты информации. Основой большинства криптографических средств защиты информации является шифрование данных.

Шифр - совокупность процедур и правил криптографических преобразований, используемых для зашифровывания и расшифровывания информации по ключу шифрования.

Зашифровывание информации - процесс преобразования открытой информации (исходный текст) в зашифрованный текст (шифртекст).

Расшифровывание информации – процесс восстановления исходного текста по криптограмме с использованием ключа шифрования.

Обобщенная схема криптосистемы шифрования показана на рисунке:

Обобщенная схема криптосистемы шифрования

Исходный текст передаваемого сообщения (или хранимой информации) М зашифровывается с помощью криптографического преобразования Е с получением в результате шифртекста C:

,

где k1 — параметр функции Е, называемый ключом шифрования.

Шифртекст С, называемый также криптограммой, содержит исходную информацию М в полном объеме, однако последовательность знаков в нем внешне представляется случайной и не позволяет восстановить исходную информацию без знания ключа шифрования k1.

Ключ шифрования является тем элементом, с помощью которого можно варьировать результат криптографического преобразования. Данный элемент может принадлежать конкретному пользователю или группе пользователей и являться для них уникальным. Зашифрованная с использованием конкретного ключа информация может быть расшифрована только его владельцем (или владельцами).

Обратное преобразование информации выглядит следующим образом:

,

где k2 —ключ расшифровывания.

Функция D является обратной к функции Е и производит расшифровывание шифртекста. Она также имеет дополнительный параметр в виде ключа k2. Ключ расшифровывания k2 должен однозначно соответствовать ключу k1, в этом случае полученное в результате расшифровывания сообщение M’ будет эквивалентно М. При отсутствии верного ключа k2 получить исходное сообщение М' = M помощью функции D невозможно.

Преобразование шифрования может быть симметричным или асимметричным относительно преобразования расшифровывания. Соответственно различают два класса криптосистем:

q симметричные криптосистемы (с единым ключом);

q асимметричные криптосистемы (с двумя ключами).

Шифр перестановки переупорядочивает группу букв текста регулярным образом в соответствии с выбранным ключом (правилом) перестановки.

Для реализации любого метода перестановки предварительно разбивается открытый текст Т на блоки некоторой заданной длины n, и шифруется открытый текст поблочно — путем перестановки символов блока в соответствии с заданными правилами перестановки.

Данные правила перестановки и составляют ключ шифрования. При этом символы открытого текста не изменяются, а изменяется только их порядок следования.

Так, например, если исходный открытый текст имеет вид:

Т = ПЕРЕСТАНОВКА

то после перестановки букв в каждом блоке длины четыре с порядковыми номерами 1-й, 2-й, 3-й, 4-й на номера 2-й, 3-й, 4-й, 1-й, соответственно, получим шифртекст (здесь ключ К = 2 3 4 1):

Е = ЕРЕПТАНСВКАО

В общем случае, когда длина блока равна n, то шифрование открытого текста Т нужно произвести по подстановке S степени n:

где ki - номер места криптограммы, на которое попадает i-я буква открытого текста при заданной перестановке.

Можно придумать совершенно уникальные способы записи исходного текста Т и считывание Е с помощью геометрических фигур и рассмотреть различных маршруты в них. Такой шифр называют маршрутной перестановкой.

Пусть, например, имеем открытый текст:

Т = ТОЛЬКО___ДЛЯ___СТУДЕНТОВ

Предварительно запишем его в прямоугольную таблицу размерности 4 х 5 по строкам следующим образом:

Затем выпишем текст Т из этой таблицы другим способом, на­пример по столбцам, в виде:

E = ТО___ЕО___СНЛДТТЬЛУОКЯДВ

Цель:

знакомство с криптографическими методами защиты информации.

Результаты обучения:

После успешного завершения занятия пользователь должен:

· знать основные понятия криптографической защиты информации;

· знать принципы работы симметричных криптосистем шифрования;

· уметь зашифровывать и расшифровывать сообщения методом перестановки.

Список рекомендуемой литературы:

1. Шаньгин В.Ф. Информационная безопасность компьютерных систем и сетей. Учебное пособие. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2008.

2. Осипян В.О., Осипян К.В. Криптография в задачах и упражнениях. – М.: Гелиос АРВ, 2004.

3. Алферов А.П., Зубов А.Ю., Кузьмин А.С., Черемушкин А.В. Основы криптографии. – М.: Гелиос АРВ, 2002.

Используемые программы:

PascalABC

Система Pascal ABC предназначена для обучения программированию на языке Паскаль, позволяет осуществить плавный переход от простейших программ к модульному, объектно-ориентированному, событийному и компонентному программированию.

1. Запустите PascalABC.

2. С помощью команды Сервис – Создать форму сформируйте форму:

3. Введите событийную процедуру для кнопки «Зашифровать»:

procedure Button1OnClick;

var

soob,sh___soob,kl: string;

i,j,n,m,k: integer;

kod___soob,kod___kl,kod___sh___soob,kod___sh___soob1,kod___soob1,code0,lenalph: integer;

begin

Edit3.Text:='';

Edit1.Text:=uppercase(Edit1.Text);

Edit2.Text:=uppercase(Edit2.Text);

code0 := ord('А');

lenalph := 32;

kl:=Edit1.Text;

soob:=Edit2.Text;

sh___soob:=soob;

n:=ord(soob[0]); {n - длина сообщения}

m:=ord(kl[0]); {m - длина ключа}

j:=1;

for i:=1 to n do

begin

soob[i]:=upcase(soob[i]); {Преобразуем строчные}

kl[i]:=upcase(kl[i]); {буквы в прописные}

kod___soob:=ord(soob[i])-code0; {Получаем коды символов}

kod___kl:=ord(kl[j])-code0; {сообщения и ключа}

kod___sh___soob:=(kod___soob+kod___kl); {Складываем по модулю lenalph}

if kod___sh___soob>lenalph then {эти коды}

kod___sh___soob:=kod___sh___soob-lenalph;

kod___sh___soob1:=kod___sh___soob+code0; {Преобразовываем полученный}

sh___soob[i]:=char(kod___sh___soob1); {код в символ шифросообщения}

k:=j mod m; {Если j-й символ ключа}

if k<>0 then j:=j+1 {является не последним, то}

else j:=1; {увеличиваем j на 1}

{Иначе указатель j=1}

end;

Edit3.Text:=uppercase(sh___soob);

end;

4. Введите событийную процедуру для кнопки «Очистить»:

procedure Button2OnClick;

begin

Edit1.Text:='';

Edit2.Text:='';

Edit3.Text:='';

end;

5. Проверьте работу кнопки «Зашифровать»:

6. Сохраните приложение.

7. Введите событийную процедуру для кнопки «Расшифровать»:

procedure Button3OnClick;

var

soob,sh___soob,kl: string;

i,j,n,m,k: integer;

kod___soob,kod___kl,kod___sh___soob,kod___sh___soob1,kod___soob1,code0,lenalph: integer;

begin

Edit2.Text:='';

Edit1.Text:=uppercase(Edit1.Text);

Edit3.Text:=uppercase(Edit3.Text);

code0 := ord('А');

lenalph := 32;

kl:=Edit1.Text;

sh___soob:=Edit3.Text;

n:=ord(sh___soob[0]); {n - длина сообщения}

m:=ord(kl[0]); {m - длина ключа}

j:=1;

for i:=1 to n do

begin

kod___sh___soob:=ord(sh___soob[i])-code0; {Получаем коды символов}

kod___kl:=ord(kl[j])-code0; {шифросообщения и ключа}

kod___soob:=(kod___sh___soob-kod___kl); {Вычитаем по модулю lenalph}

if kod___soob<0 then {из кода шифросообщения}

kod___soob:=(kod___sh___soob+lenalph-kod___kl); {код ключа}

kod___soob1:=kod___soob+code0; {Преобразовываем полученный}

soob[i]:=char(kod___soob1); {код в символ исходного сообщения}

k:=j mod m; {Если j-й символ ключа}

if k<>0 then j:=j+1 {является не последним, то}

else j:=1; {увеличиваем j на 1}

{Иначе указатель j=1}

end;

Edit2.Text:=soob;

end;

8. Проверьте работу кнопки «Расшифровать»:

9. Сохраните приложение.

Шифр Цезаря реализует следующее преобразование текста: каждая буква исходного текста заменяется третьей после нее буквой в алфавите с учетом циклического сдвига.

Разработаем программу, реализующую шифрование текста с помощью шифра Цезаря для русского алфавита.

1. Запустите PascalABC.

2. С помощью команды Сервис – Создать форму сформируйте форму:

3. Введите событийную процедуру для кнопки «Зашифровать»:

procedure Button1OnClick;

Var i: integer;

begin

Edit2.Text:='';

If Edit1.Text<>'' Then

Edit1.Text:=UpperCase(Edit1.Text); {преобразуем исходную строку}

{к верхнему регистру}

For i:=1 to length(Edit1.Text) do

begin

{проверяем, принадлежит ли символ заданному алфавиту}

If (ord(Edit1.Text[i])>=192) and (ord(Edit1.Text[i])<=223)

then

{если да, производим замену в соответствии с шифром Цезаря}

Edit2.Text:=Edit2.Text+chr(ord(Edit1.Text[i])+3)

else

{если нет, заменяем символ вопросительным знаком}

Edit2.Text:=Edit2.Text+'?';

end;

Edit2.Text:=UpperCase(Edit2.Text);

end;

4. Введите событийную процедуру для кнопки «Очистить»:

procedure Button2OnClick;

begin

Edit1.Text:='';

Edit2.Text:='';

end;

5. Проверьте работу приложения:

6. Сохраните приложение.

7. Добавьте в приложение функцию «Расшифровать».

1. Зашифровать текст «КРИПТОАНАЛИЗ» с помощью шифра Цезаря.

2. Расшифровать текст «ЕИОЛЪЛРГ» с помощью шифра Цезаря.

3. Зашифровать текст «ИМИТОВСТАВКА», применяя шифр Виженера с ключом АВТО.

4. Зашифровать текст «СООБЩЕНИЕ», применяя шифр Виженера с ключом РУЛЬ.

5. Расшифровать текст «КРЮЭЬАДУР», применяя шифр Виженера с ключом АВТО.

6. Расшифровать текст «ЯГЩТХДЬ», применяя шифр Виженера с ключом РУЛЬ.

1. Зашифровать текст «КРИПТОСТОЙКОСТЬ» с помощью шифра Цезаря.

2. Расшифровать текст «ПГФЫХГДЛУСЕГРЛИ» с помощью шифра Цезаря.

3. Зашифровать текст «УПРАЖНЕНИЕ», применяя шифр Виженера с ключом МОРЕ.

4. Зашифровать текст «ШИФРОВАНИЕ», применяя шифр Виженера с ключом РЕКА.

5. Расшифровать текст «ЫЬЫНЮЦЪЕ», применяя шифр Виженера с ключом МОРЕ.

6. Расшифровать текст «ЧЕГИВЕ», применяя шифр Виженера с ключом РЕКА.

1. Зашифровать текст «ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ» с помощью шифра Цезаря.

2. Расшифровать текст «ТУСЖУГППЛУСЕГРЛИ» с помощью шифра Цезаря.

3. Зашифровать текст «БЕЗОПАСНОСТЬ», применяя шифр Виженера с ключом ГРАЧ.

4. Зашифровать текст «ИНФОРМАЦИЯ», применяя шифр Виженера с ключом ВЫПЬ.

5. Расшифровать текст «СВНЕЫХНЯИ», применяя шифр Виженера с ключом ГРАЧ.

6. Расшифровать текст «ЖАЪДФАЪШ», применяя шифр Виженера с ключом ВЫПЬ.

1. Зашифровать текст «РАСШИФРОВАНИЕ» с помощью шифра Цезаря.

2. Расшифровать текст «ПИХСЗ» с помощью шифра Цезаря.

3. Зашифровать текст «АЛГОРИТМ», применяя шифр Виженера с ключом РОЗА.

4. Зашифровать текст «КРИПТОСТОЙКОСТЬ», применяя шифр Виженера с ключом СОРТ.

5. Расшифровать текст «ЯЬШЛХТХВРАМЛМЫХСВК», применяя шифр Виженера с ключом РОЗА.

6. Расшифровать текст «ТЮРЯХЪРЕОЮ», применяя шифр Виженера с ключом СОРТ.

1. Зашифровать текст «СООБЩЕНИЕ» с помощью шифра Цезаря.

2. Расшифровать текст «ХИНФХ» с помощью шифра Цезаря.

3. Зашифровать текст «ПРОГРАММА», применяя шифр Виженера с ключом ВАЗА.

4. Зашифровать текст «ПРИМЕР», применяя шифр Виженера с ключом УТЮГ.

5. Расшифровать текст «УВХЙУТЙО», применяя шифр Виженера с ключом ВАЗА.

6. Расшифровать текст «ЛЪТУ», применяя шифр Виженера с ключом УТЮГ.

Если в качестве ключа K взять вполне определенное слово или фразу (секретный ключ) длины d

то можно определить более сложный метод подстановки, суть которого сводится к следующему шифру (шифр Виженера):

,

ti – i-й символ открытого текста, ei – i-й символ шифртекста.

Так, например, если

T = КОРЕНЬ

- открытый текст, а

K = МОРЕ

- секретный ключ длины 4, то шифртекст Виженера будет иметь вид

E = ЦЬАКЩК

На практике для зашифровывания открытого текста T и расшифровывания E по шифру Виженера с секретным ключом длины d можно использовать таблицу Виженера:

Таблица Виженера для русского алфавита

Осуществляется это следующим образом. Из полной таблицы выбирается первая строка и те строки, первые буквы которых соответствуют буквам ключа. Первой размещается первая строка, а под нею - строки, соответствующие буквам ключа в порядке следования этих букв в ключе. Пример такой рабочей матрицы для ключа МОРЕ приведен в средней части рисунке:

Исходный текст - КОРЕНЬ

Шифртект - ЦЬАКЩК

Последовательность шифрования по таблице Виженера с использованием ключа "МОРЕ"

Процесс шифрования осуществляется следующим образом: 1) под каждой буквой шифруемого текста записываются буквы ключа. Ключ при этом повторяется необходимое число раз; 2) каждая буква шифруемого текста заменяется по подматрице буквами, находящимися на пересечении линий, соединяющих буквы шифруемого текста в первой строке подматрицы и находящихся под ними букв ключа; 3) полученный текст может разбиваться на группы по несколько знаков.

Пусть, например, требуется зашифровать сообщение: КОРЕНЬ. В соответствии с пер­вым правилом записываем под буквами шифруемого текста буквы ключа. Получаем:

КОРЕНЬ

МОРЕМО

Дальше осуществляется непосредственное шифрование в соответствии со вторым правилом, а именно: берем первую букву шифруемого текста (К) и соответствующую ей букву ключа (М); по букве шифруемого текста (К) входим в рабочую матрицу шифрования и выбираем под ней букву, расположенную в строке, соответствующей букве ключа (М) - в нашем примере такой буквой является Ц; выбранную таким образом букву помещаем в шифрованный текст. Эта процедура циклически повторяется до зашифровывания всего текста.

На рисунке представлена схема шифрования. Эксперименты показали, что при использовании такого метода статистические характеристики исходного текста практически не проявляются в зашифрованном сообщении. Нетрудно видеть, что замена по таблице Виженера эквивалентна простой замене с циклическим изменением алфавита, т. е., здесь мы имеем полиалфавитную подстановку, причем число используемых алфавитов определяется числом букв в слове ключа. Поэтому стойкость такой замены определяется произведением стойкости прямой замены на число используемых алфавитов, т. е. на число букв в ключе.

Расшифровка текста производится в следующей последовательности: 1) над буквами зашифрованного текста последовательно надписываются буквы ключа, причем ключ повторяется необходимое число раз; 2) в строке подматрицы Виженера, соответствующей букве ключа, отыскивается буква, соответствующая знаку зашифрованного текста. Находящаяся под ней буква первой строки подматрицы и будет буквой исходного текста; 3) полученный текст группируется в слова по смыслу.

На рисунке данная процедура представлена в наглядном виде. Нетрудно видеть, что процедуры как прямого, так и обратного преобразований являются строго формальными, что позволяет реализовать их алгоритмически. Более того, обе процедуры легко реализуются по одному и тому же алгоритму.

Исходный текст - КОРЕНЬ

Шифртект - ЦЬАКЩК

Порядок расшифровки по таблице Виженера

Одним из недостатков шифрования по таблице Виженера является то, что при небольшой длине ключа надежность шифрования остается невысокой, а формирование длинных ключей сопряжено с трудностями.

Нецелесообразно выбирать ключ с повторяющимися буквами, так как при этом стойкость шифра не возрастает. В то же время ключ должен легко запоминаться, чтобы его можно было не записывать. Последовательность же букв, не имеющую смысла, запом­нить трудно.

С целью повышения стойкости шифрования можно использо­вать усовершенствованные варианты таблицы Виженера. Приведем некоторые из них: 1) во всех (кроме первой) строках таблицы буквы располагаются в произвольном порядке; 2) в качестве ключа используются случайные последовательности чисел. Из таблицы Виженера выбираются десять произвольных строк, которые кодируются натуральными числами от 0 до 10. Эти строки используются в соответствии с чередованием цифр в выбранном ключе.

При моноалфавитной замене каждой букве ставится в соответствие одна буква при условии, что , т.е.

или

где K1 и K2 – секретные ключи зашифровывания и расшифровывания одновременно, n – количество символов в алфавите A. Запись вида означает букву, отстающую от t в алфавите A на позиций.

Так, например, если

T = ШИФР ЗАМЕНЫ

то при имеем

E = ДФАЬ УМШСЩЗ

Очевидно, для восстановления T по E достаточно воспользоваться равенством: .

При шифровании (подстановкой) заменой символы шифруемого текста заменяются другими символами, взятыми из одного (одно- или моноалфавитная подстановка) или нескольких (много- или полиалфавитная подстановка) алфавитов.

Самой простой разновидностью является прямая (простая) замена, когда буквы шифруемого сообщения заменяются другими буквами того же самого или некоторого другого алфавита.

Пусть шифруемые сообщения состоят из символов алфавита А, включающего буквы русского языка (без буквы Ё) и знака пробела. И имеется таблица, задающая соответствие между символами этого алфавита и числами от 0 до 32 (см. табл. 1).

Таблица 1. Шифрование методом простой замены

Шифрование методом простой замены в данном случае заключается в подмене символов шифруемого сообщения соответствующими числами из второй строки: "А" на "09", "Б" на "23" и т. д. Таким образом, текст:

"ПРОСТАЯ ЗАМЕНА ОДИН ИЗ САМЫХ ДРЕВНИХ ШИФРОВ"

в зашифрованном виде будет выглядеть следующим образом:

"11262200190912051309290206090522072106052113050009291518050726020106211805032108262201".

Для того чтобы расшифровать это сообщение, нужно произвести обратную замену, т.е. найти в нижней строке таблицы каждое двузначное число криптограммы и заменить его стоящей над ним буквой из верхней строки. Нижняя строка таблицы выступает в данном случае в качестве ключа, позволяющего как зашифровать, так и расшифровать сообщение.

Цель:

знакомство с криптографическими методами защиты информации.

Результаты обучения:

После успешного завершения занятия пользователь должен:

· знать основные понятия криптографической защиты информации;

· знать принципы работы симметричных криптосистем шифрования;

· уметь зашифровывать и расшифровывать сообщения методом подстановки (замены).

Список рекомендуемой литературы:

1. Шаньгин В.Ф. Информационная безопасность компьютерных систем и сетей. Учебное пособие. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2008.

2. Осипян В.О., Осипян К.В. Криптография в задачах и упражнениях. – М.: Гелиос АРВ, 2004.

3. Алферов А.П., Зубов А.Ю., Кузьмин А.С., Черемушкин А.В. Основы криптографии. – М.: Гелиос АРВ, 2002.

Используемые программы:

PascalABC

Система Pascal ABC предназначена для обучения программированию на языке Паскаль, позволяет осуществить плавный переход от простейших программ к модульному, объектно-ориентированному, событийному и компонентному программированию.