8. Дайте определение терминов криптография и стеганография.

Криптография – наука о математических методах обеспечения конфиденциальности (невозможности прочтения информации посторонним) и аутентичности (целостности и подлинности авторства, а также невозможности отказа от авторства) информации.

Стенография – техника скрытой передачи или скрытого хранения информации. Целью этой техники является сокрытия самого факта передачи сообщений.

9. В чем состоит различие между потоковыми и блочными шифрами?

Современный блочный шифр с симметричными ключами шифрует n-битовый блок исходного текста или расшифровывает n-битовый блок зашифрованного текста. Алгоритм шифрования или дешифрования используют k-битовый ключ. Алгоритм дешифрования должен быть инверсией алгоритма шифрования, и оба в работе используют один и тот же ключ засекречивания так получатель мог расшифровать.

В современном шифре потока шифрование и дешифрование проводятся r бит одновременно. Мы имеем поток бит исходного текста P = p_n… p₂ p₁ , поток бит зашифрованного текста C = c_n ... c₂ c₁, и ключевой поток бит K = k_n ... k₂ k₁, в которых p_i,c_i, и k_i — это r-битные слова. Шифрование — c_i = E (k_i,p_i), и дешифрование — p_i = D (k_i, c_i).

Шифры потока быстрее, чем блочные шифры. Аппаратная реализация шифра потока также более проста. Когда мы должны зашифровать двоичные потоки и передать их на постоянной скорости, лучший выбор — использовать шифр потока. Шифры потока обладают большей защитой против искажения битов в течение передачи.

10. Каким образом применяются статистические свойства языка шифрования при взломе шифра.

Производится подсчет встречаемости букв в зашифрованном тексте и составляется гистограмма, основанная на этих данных. Затем полученная гистограмма сравнивается с гистограммой встречаемости символов выбранного языка и буквы из зашифрованного текста ставятся в соответствие с буквами алфавита. Если в зашифрованном тексте имеются пробелы, то анализ может быть углублен до рассмотрения биграмм и триграмм.

11. Как можно взломать шифр сдвига, опираясь на статистику применяемого языка?

Взлом шифра сдвига с помощью статистических свойств языка не является обязательным. Можно просто перебирать все возможные ключи до тех пор, пока из зашифрованного текста не получится какой-либо осмысленный текст. Однако существуют шифры, составленные из нескольких шифров сдвига, которые применяются поочередно, и в этом случае без статистического подхода не обойтись.

Один из приемов взлома шифротекста основывается на том, что шифровка все еще сохраняет относительные длины слов исходного текста и по длине слов можно догадаться о том, какие именно слова зашифрованы в двухсимвольных и трехсимвольных словах. Но даже если игнорировать информацию о длине слов, можно без особого труда вскрыть шифр сдвига, применив частотный анализ. В этом методе вычисляются частоты появления букв в шифротексте и сравниваются со среднестатистическими из таблицы частоты употребления букв.

12. Приведите пример моноалфавитного шифра замены.

Моноалфавитный шифр (простой подстановочный шифр) – шифр, который каждый символ открытого текста заменяет соответствующим символом шифротекста. В данное понятие входят шифры сдвига и шифры замены.

Пример – шифр Цезаря (каждый символ открытого текста заменяется символом, находящимся тремя символами правее по модулю 26 (A-> D, B->E, …, W ->Z, X->A, Y->B)).

Примером шифром именно замены, а не сдвига, является Шифр Атбаш, используемый для еврейского алфавита и получивший оттуда свое название. Шифрование происходит заменой первой буквы алфавита на последнюю, второй на предпоследнюю.