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.

1. 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

2. 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).

После этого вертикальные столбцы по порядку писали в строку с разбивкой на пятерки:

ПКУМС ЫТХЬО БТУЕД ЛЕИТК ТЛАМК НКОАП

3. Вариант этого шифра: исходную фразу писать в столбцы, а затем на пятерки разбивать строки:

ПСЬУЕ ТКАМХ ТЛАВД УТБДТ АККЫО ЕИБГЕ

4. Исходный текст можно записать в квадратную  таблицу и списать из нее, например по диагоналям:

ПУУСДК ТЕКХЬТ АОАБТК ТБЖАМЕ ВЗЫЛГИ ИДКЕЛМ

5. 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.):

Запишем в таблицу нашу фразу под ключом. Оставшиеся ячейки до конца строки заполняют «пустышками».

Переписываем столбцы, учитывая их номер:

БКЕПТМДКИ  ТУ ЫТАХЬКОСТ УАЛЕ Ф

Для дешифрования зашифрованный текст записывается в таблицу по столбцам, учитывая их номер.

6. 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 х_i, символы гаммы – g_i, число символов в алфавите – n, зашифрованный текст – y_i.

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.

1. Зашифруйте полученную у преподавателя фразу всеми методами перестановки. Отчет оформите в текстовом редакторе Microsoft Word.
2. Зашифруйте фразу методом гаммирования. Отчет оформите в программе Microsoft Excel.
3. Расшифруйте полученную у преподавателя информацию. Отчет оформите в программе Microsoft Excel.