Предмет: «Методы и средства защиты информации»
Лабораторная работа №1
Тема: «Шифрование текста»
1. Шифры замены
Наиболее известными и часто используемыми шифрами являются шифры замены. Они характеризуются тем, что отдельные части сообщения (буквы, слова, ...) заменяются на какие-либо другие буквы, числа, символы и т.д. При этом замена осуществляется так, чтобы потом по шифрованному сообщению можно было однозначно восстановить передаваемое сообщение.
Пусть, например, зашифровывается
сообщение на русском языке и при этом
замене подлежит каждая буква сообщения.
Формально в этом случае шифр замены
можно описать следующим образом. Для
каждой буквы
исходного
алфавита строится некоторое множество
символов 
так, что множества
и
попарно
не пересекаются при
,
то есть любые два различные множества
не содержат одинаковых элементов.
Множество
называется
множеством шифробозначений
для буквы
.
Таблица
|
(1) |
является ключом шифра замены. Зная ее, можно осуществить как шифрование, так и расшифрование.
При шифровании каждая буква открытого сообщения, начиная с первой, заменяется любым символом из множества . Если в сообщении содержится несколько букв , то каждая из них заменяется на любой символ из . За счет этого с помощью одного ключа (1) можно получить различные варианты зашифрованного сообщения для одного и того же открытого сообщения.
1.1 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.
Пример 1.1.
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
YHQL YLGL YLFL
Veni vidi vici – “Пришел, увидел,победил”. Ю. Цезарь.
Донесение Сенату о победе над понтийским царем
1.2 Лозунговый шифр.
Другим примером шифра замены может служить лозунговый шифр. Здесь запоминание ключевой последовательности основано на лозунге - легко запоминаемом слове.
Пример 1.2
Выберем слово-лозунг ``учебник'' и заполним вторую строку таблицы по следующему правилу: сначала выписываем слово-лозунг, а затем выписываем в алфавитном порядке буквы алфавита, не вошедшие в слово-лозунг.
а |
б |
в |
г |
д |
е |
ж |
з |
и |
к |
л |
м |
н |
о |
п |
р |
с |
т |
у |
ф |
х |
ц |
ч |
ш |
щ |
ъ |
ы |
ь |
э |
ю |
я |
у |
ч |
е |
б |
н |
и |
к |
а |
в |
г |
д |
ж |
з |
Л |
м |
о |
п |
р |
с |
т |
ф |
х |
ц |
ш |
щ |
ъ |
ы |
ь |
э |
ю |
я |
1.3. Парный шифр
В этом шифре ключом является фраза, содержащая 15 разных букв. Подписывая под этими буквами буквы в алфавитном порядке, не вошедшие в этот ключ, получаем разбиение 30 основных букв русского алфавита на пары. Чтобы получить из сообщения шифрованный текст, заменяют каждую букву сообщения своим напарником.
Пример 1.3
Выбираем в качестве ключа фразу “Железный шпиц дома лежит”, получим разбиение основных букв русского алфавита на пары, как указано ниже:
1
|
2
|
3
|
|
4
|
5
|
б
|
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
|
|
|
|
15
|
ж
|
е
|
л
|
е
|
з
|
н
|
ы
|
и
|
ш
|
п
|
и
|
ц
|
д
|
о
|
м
|
а
|
л
|
е
|
ж
|
и
|
т
|
б
|
в
|
г
|
|
к
|
р
|
с
|
|
у
|
ф
|
х
|
ч
|
щ
|
ь
|
э
|
ю
|
|
|
|
|
я
|
Таким образом, получаем отображение букв основного алфавита на последовательность, состоящую из тех же букв
а
|
б
|
в
|
г
|
д
|
е
|
ж
|
з
|
и
|
к
|
л
|
м
|
н
|
о
|
п
|
р
|
с
|
т
|
у
|
ф
|
х
|
ц
|
ч
|
ш
|
щ
|
ю
|
ж
|
е
|
л
|
щ
|
в
|
б
|
к
|
х
|
з
|
г
|
э
|
р
|
ь
|
ф
|
н
|
ы
|
я
|
ш
|
п
|
и
|
ч
|
ц
|
у
|
д
|
ь
|
ы
|
э
|
ю
|
я
|
о
|
с
|
м
|
а
|
т
|
Поэтому сообщение “Встреча отменяется, явка раскрыта”, переходит в следующий шифртекст
ЕЫЯНВ ЦЮЬЯЭ ВРТВЯ ЫТТЕЗ ЮНЮЫЗ НСЯЮ
Очевидно, что в качестве ключа можно использовать любую фразу, в которой имеется не менее 15 разных букв основного алфавита