Криптографическое закрытие информации

1. Шифрование

• Замена (подстановка) - простая (одноалфавитная), многоалфавитная.

• Перестановка – простая, усложненная по таблицам, усложненная по маршрутам.

• Аналитическое преобразование - по правилам алгебры матриц, по особым зависимостям.

• Гаммирование - с конечной короткой гаммой *, с конечной длинной гаммой, с бесконечной гаммой *.

• Комбинированные - замена + перестановка *, замена + гаммирование *, перестановка + гаммирование *, гаммирование + гаммирование *

2. Кодирование

• смысловое по специальным таблицам (словарям) или по кодовому алфавиту *

• символьное по специальным таблицам (словарям) или по кодовому алфавиту *.

3. Другие виды

• рассечение (разнесение) - смысловое, механическое *

• сжатие (расширение)

Все указанные методы реализованы программно, * означает еще и аппаратную реализацию.

Большинство методов относят к симметричному кодированию, т.е. один и тот же ключ используется для шифрования и дешифрования сообщения. Существуют также методы не симметричного кодирования: один ключ для шифрования (открытый), второй для дешифрования (закрытый).

Алгоритмы шифрования, предназначенные для массового применения в ВС должны удовлетворять следующим требованиям:

1. зашифрованный текст должен поддаваться чтению только при наличии ключа шифрования;

2. число операций, необходимых для определения использованного ключа по фрагменту шифрованного текста и соответствующего ему открытого текста, должно быть не меньше общего числа возможных ключей;

3. знание алгоритма шифрования не должно влиять на надежность защиты;

4. незначительные изменения ключа шифрования должны приводить к существенному изменению вида зашифрованного текста.

5. незначительные изменения шифруемого текста должны приводить к существенному изменению вида зашифрованного текста даже при использовании одного и того же ключа;

6.структурные элементы алгоритма шифрования должны быть неизменны;

7. длина зашифрованного текста должна быть равной длине исходного текста;

8. любой ключ из множества возможных должен обеспечивать надежную защиту информации;

9. алгоритм должен допускать как программную, так и аппаратную реализацию.

5. Шифрование подстановкой и перестановкой. Частотный анализ. Шифрование подстановкой (заменой)

Моноалфавитная подстановка

В прямых подстановках каждый знак исходного текста заменяется одним или несколькими знаками, но порядок следования символов в сообщении не изменяется. Один из простейших шифров замены представляет собой исходный алфавит, смещенный на определенное число позиций. Например, если каждая буква была смещена на три позиции, то алфавит

Абвгдеёжзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя превращается в гдеёжзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюяабв

где буквы АБВ выдвинулись и добавились в конец. Для того, чтобы закодировать сообщение, используя данный метод, вы просто подставляете символы сдвинутого алфавита вместо реальных символов.

Например, сообщение СЕГОДНЯ ПРЕКРАСНАЯ ПОГОДА превращается в фзесжрв тузнугфргв тсесжг

Все методы моноалфавитной подстановки можно представить как числовые преобразования букв исходного текста, рассматриваемых как числа. Каждая буква в тексте умножается на некоторое число (десятичный коэффициент) и прибавляется к некоторому другому числу (коэффициент сдвига).

С =(a*P + s)mod K, где а - десятичный коэффициент; Р - позиция символа в алфавите; s - коэффициент сдвига.

Полученное число уменьшается по правилу вычитания модуля К, где К - размер алфавита, зашифрованный текст формируется из соответствующих ему алфавитных эквивалентов. А и К должны быть взаимно простыми числами.

Для нашего первого примера а=1, s=3, К=33.

В моноалфавитных подстановках устанавливается взаимооднозначное соответствие между каждым знаком а(i) алфавита сообщений А и соответствующим знаком h(i) зашифрованного текста.

Однако шифр замены, основанный на постоянном смещении, можно легко раскрыть. Так для русского языка существует только 33 возможных смещений и легко, за довольно короткое время, перебрать их все. Вторая слабость шифра простой замены состоит в том, что он сохраняет пробелы между словами, что еще упрощает его дешифрацию.

Можно улучшить шифр замены, используя перемешанный алфавит вместо просто смещенного. Кроме того, следует кодировать пробел и другие знаки препинания.

АБВГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯпробел

ЙФЯЦЫЧУВСК#АМЕПИНРТГОЬШЛБЩДЮЗЖЭХЪЁ