Практическая работа
Криптографические методы защиты информации
Цель работы: изучение различных методов защиты информации
Теоретическая справка
Проблемой защиты информации путем ее преобразования занимается криптология (kryptos – тайный, logos – наука). Криптография занимается поиском и исследованием математических методов преобразования информации. Перечислим основные понятия:
Алфавит – конечное множество используемых для кодирования информации знаков.
Текст – упорядоченный набор из элементов алфавита.
Шифрование – преобразовательный процесс
Дешифрование – обратный шифрованию процесс. На основе ключа шифрованный текст преобразуется в исходный.
Ключ – информация, необходимая для беспрепятственного шифрования и дешифрования исходных текстов.
Существует много различных методов шифрования. Рассмотрим некоторые из них.
Методы перестановки.
Этот метод заключается в том, что символы шифруемого текста переставляются по определенным правилам внутри шифруемого блока символов. Рассмотрим некоторые разновидности этого метода.
- Самая простая перестановка – написать исходный текст задом на перед и одновременно разбить шифрограмму на пятерки букв. Например из фразы
ПУСТЬ БУДЕТ ТАК КАК МЫ ХОТЕЛИ
получим сделаем шифротекст:
в исходной фразе до кратности пяти не хватает одной буквы. Допишем в конец любую букву и перевернем фразу:
ПУСТЬ БУДЕТ ТАК КАК МЫ ХОТЕЛИО
ОИЛЕТ ОХЫМК АККАТ ТЕДУБ ЬТСУП
- Во время Гражданской войны в США в ходу был следующий шифр: исходную фразу писали в несколько строк (например 15). Оставшиеся пустыми ячейки таблицы заполняли «пустышками» (любыми символами).
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
|
П
|
У
|
С
|
Т
|
Ь
|
Б
|
У
|
Д
|
Е
|
Т
|
Т
|
А
|
К
|
К
|
А
|
|
К
|
М
|
Ы
|
Х
|
О
|
Т
|
Е
|
Л
|
И
|
К
|
Л
|
М
|
Н
|
О
|
П
|
После этого вертикальные столбцы по порядку писали в строку с разбивкой на пятерки:
ПКУМС ЫТХЬО БТУЕД ЛЕИТК ТЛАМК НКОАП
- Вариант этого шифра: исходную фразу писать в столбцы, а затем на пятерки разбивать строки:
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
|
П
|
С
|
Ь
|
У
|
Е
|
Т
|
К
|
А
|
М
|
Х
|
Т
|
Л
|
А
|
В
|
Д
|
|
У
|
Т
|
Б
|
Д
|
Т
|
А
|
К
|
К
|
Ы
|
О
|
Е
|
И
|
Б
|
Г
|
Е
|
ПСЬУЕ ТКАМХ ТЛАВД УТБДТ АККЫО ЕИБГЕ
- Исходный текст можно записать в квадратную таблицу и списать из нее, например по диагоналям:
ПУУСДК ТЕКХЬТ АОАБТК ТБЖАМЕ ВЗЫЛГИ ИДКЕЛМ
- Часто используются перестановки с ключом
Выберем в качестве ключа слово «информация». Пронумеруем ключ (первая, из имеющихся в ключе, в алфавите буква А, следовательно ей присваивается номер 1; следующая по алфавиту буква И, следовательно первая буква И будет иметь номер 2, а вторая – 3; далее идет буква М, ей присваиваем номер 4 и т.д.):
|
и
|
н
|
ф
|
о
|
р
|
м
|
а
|
ц
|
и
|
я
|
|
2
|
5
|
8
|
6
|
7
|
4
|
1
|
9
|
3
|
10
|
Запишем в таблицу нашу фразу под ключом. Оставшиеся ячейки до конца строки заполняют «пустышками».
|
и
|
н
|
ф
|
о
|
р
|
м
|
а
|
ц
|
и
|
я
|
|
2
|
5
|
8
|
6
|
7
|
4
|
1
|
9
|
3
|
10
|
|
П
|
У
|
С
|
Т
|
Ь
|
|
Б
|
У
|
Д
|
Е
|
|
Т
|
|
Т
|
А
|
К
|
|
К
|
А
|
К
|
|
|
М
|
Ы
|
|
Х
|
О
|
Т
|
Е
|
Л
|
И
|
Ф
|
Переписываем столбцы, учитывая их номер:
БКЕПТМДКИ ТУ ЫТАХЬКОСТ УАЛЕ Ф
Для дешифрования зашифрованный текст записывается в таблицу по столбцам, учитывая их номер.
- Гамильтоновы пути.
Выбираем ключ и нумеруем его как в предыдущем методе. Символы шифруемой фразы нумеруем по порядку в пределах ключа. Затем переставляем символы исходного текста, учитывая номер ключа.
Ключ:л е г е н д а
6 4 2 5 7 3 1
Получаем текст:
Шифрование методом гаммирования.
Суть этого метода состоит в том, что символы исходного текста последовательно складываются с символами некоторой специальной последовательности (гаммы).
Символы исходного текста и гаммы заменяются их числовыми эквивалентами по номеру в алфавите. Обозначим символы исходного текста хi, символы гаммы – gi, число символов в алфавите – n, зашифрованный текст – yi.
Тогда шифрование выполняется по формуле 
Дешифрование будет выполняться по формуле  .
Например.
Запишем исходную фразу, а над ней гамму. В качестве гаммы возьмем слово монитор. Все символы заменяем числовыми эквивалентами.
Задание.
- Зашифруйте полученную у преподавателя фразу всеми методами перестановки. Отчет оформите в текстовом редакторе Microsoft Word.
- Зашифруйте фразу методом гаммирования. Отчет оформите в программе Microsoft Excel.
- Расшифруйте полученную у преподавателя информацию. Отчет оформите в программе Microsoft Excel.
| 
