
- •Информационная безопасность и защита информации
- •Санкт-Петербург
- •Содержание
- •1. Общие положения 4
- •2. Порядок проведения лабораторных работ 4
- •3. Содержание лабораторных работ 4
- •4. Список литературы 165
- •1. Общие положения
- •2. Порядок проведения лабораторных работ
- •3. Содержание лабораторных работ
- •Тема 1. Защита файлов и папок в операционной системе windows xp
- •Лабораторная работа №1. Создание учетных записей пользователей, шифрование и управление доступом к файлам и папкам на локальном компьютере
- •Тема 2. Защита документов ms office 2010
- •Лабораторная работа №3. Защита книг ms Excel 2010
- •Лабораторная работа №4. Защита баз данных ms Access 2010
- •Тема 3. Управление цифровыми подписями и защита документов ms office от макровирусов
- •Лабораторная работа №5. Использование цифровой подписи проектов vba
- •Тема 4. Элементы стеганографии
- •Лабораторная работа № 6. Сокрытие сообщения методом знаков одинакового начертания
- •Лабораторная работа № 7. Стеганография в ascii-логотипах
- •Тема 5. Элементы криптографии
- •Лабораторная работа № 8. Изучение шифра «Поворотные решетки Кардано»
- •Лабораторная работа № 9. Анализ шифра табличной перестановки
- •Лабораторная работа №10. Криптоанализ шифра простой замены
- •Лабораторная работа №11. Криптоанализ многоалфавитных шифров (шифр Виженера)
- •Лабораторная работа №12. Изучение шифра rsa
- •Лабораторная работа №13. Изучение электронной цифровой подписи Эль-Гамаля
- •4. Список литературы
Лабораторная работа №10. Криптоанализ шифра простой замены
Шифр простой (одноалфавитной) замены – один из древнейших. Прежде всего, выбирается нормативный алфавит – набор символов, которые будут использоваться для составления сообщений.
В качестве нормативного алфавита может использоваться, например, русский алфавит, исключая буквы «Ъ» и «Ё» и дополненный символом пробела. Выбранный нормативный алфавит состоит из 32 символов.
Затем выбирается алфавит шифрования, который может состоять из произвольных символов (цифр, букв, графических знаков), в том числе, и из букв нормативного алфавита. Между нормативным алфавитом и алфавитом шифрования устанавливается взаимно-однозначное соответствие. Шифрование заключается в замене каждого символа открытого текста на соответствующие символы алфавита шифрования.
Пример. Пусть соответствие между нормативным и шифрующим алфавитом задано таблицей 5.
Таблица 5. Пример одноалфавитной замены
нормативный алфавит |
а |
б |
в |
г |
д |
е |
ж |
з |
и |
й |
к |
л |
м |
н |
о |
п |
… |
алфавит шифрования |
ф |
к |
с |
э |
и |
у |
х |
п |
о |
б |
ь |
р |
а |
щ |
з |
г |
… |
Зашифруем слово «ЗВЕЗДА»:
Исходное сообщение: |
З |
В |
Е |
З |
Д |
А |
Криптограмма: |
П |
С |
У |
П |
И |
Ф |
Криптоанализ шифра простой замены основан на использовании статистических закономерностей естественного языка. Так, например, известно, что в русском языке чаще всего встречается буквы «О», «А» и «Е», а наиболее редки «Ц», «Щ», «Э», «Ф» (без учета «Ё» и «Ъ»). Частоты букв русского языка в алфавите с символом пробела приведены в табл.6.
Шифры простой замены обладают важным свойством: они не нарушают статистических характеристик языка исходного текста, то есть частоты появления отдельных символов, а также k-буквенных сочетаний (k-грамм) сохраняются. Это позволяет криптоаналитику получить открытый текст при помощи частотного анализа. Метод частотного анализа заключается в том, что наиболее часто встречающиеся буквы криптограммы заменяются наиболее вероятными символами нормативного алфавита.
Таблица 6. Частоты символов русского языка (алфавит с пробелом)
Символ |
Частота |
Символ |
Частота |
Символ |
Частота |
Символ |
Частота |
- |
0,175 |
Р |
0,040 |
У |
0,021 |
Х |
0,009 |
О |
0,089 |
В |
0,038 |
Я |
0,018 |
Ж |
0,007 |
Е,Ё |
0,072 |
Л |
0,035 |
Ы |
0,016 |
Ю |
0,006 |
А |
0,062 |
К |
0,028 |
Ь,Ъ |
0,014 |
Ш |
0,006 |
И |
0,062 |
М |
0,026 |
Б |
0,014 |
Ц |
0,004 |
Т |
0,053 |
Н |
0,025 |
Г |
0,013 |
Щ |
0,003 |
Н |
0,053 |
Д |
0,025 |
Ч |
0,012 |
Э |
0,003 |
С |
0,045 |
П |
0,023 |
Й |
0,010 |
Ф |
0,002 |
Неравновероятность k-грамм (и даже слов) тесно связана с избыточностью текста на естественном языке – наличием в нем большого числа повторений отдельных фрагментов текста: корней, окончаний, суффиксов, слов и фраз. Для русского языка наиболее частыми фрагментами являются биграммы и триграммы:
СТ, НО, НЕ, ЕН, ТО, НА, ОВ, НИ, РА, ВО, КО, ПО
СТО, ЕНО, НОВ, ТОВ, ОВО, ОВА, ОГО, ПРО, АТЬ, ЕНИ
Следует, однако, отметить, что частоты появления символов в конкретном тексте могут отличаться от стандартных, в том числе, и достаточно существенно. Эти отличия могут проявиться тем сильнее, чем короче сообщение. Поэтому частотный анализ коротких сообщений иногда бывает весьма затруднителен.
Приведем некоторые советы по выполнению частотного анализа русских текстов:
Сначала следует подсчитать частоты появления каждого символа в криптограмме. Далее следует сопоставить полученные значения с таблицей стандартных частот русского языка (табл.6). Совпадение может быть не точным, однако возможно определить наиболее часто встречающиеся символы. Если нормативный алфавит включает пробел, то наиболее частый символ – это «_» (появляется с частотой более 15%), далее следуют гласные «О» и «Е». Можно предположить, что следующие по частоте символы – также гласные: «А» и «И». Также можно сделать предположение относительно наиболее редко встречающихся символов (менее 1%) – скорее всего, это согласные: «Х», «Ж», «Ш», «Ц», «Щ», «Ф», или «Э», «Ю».
Если, как это часто бывает, прямое сопоставление частот не приводит сразу к раскрытию текста сообщения, рекомендуется обратить внимание на пары повторяющихся букв. В русском языке чаще всего повторяются буквы нн, сс (в середине слов, перед окончанием); ии, ее, мм (как в середине слов, так и окончание), оо (только в середине слов), вв (в начале или в середине слов).
Если в шифр-тексте имеются пробелы между словами, то можно постараться определить слова, состоящие из одной, двух или трех букв. Таблица 7 содержит частотный список (в порядке убывания частоты появления в текстах) первых однобуквенных, двухбуквенных, трехбуквенных и четырехбуквенных лексем русского языка.
Таблица 7. Частотный список коротких лексем русского языка
Однобуквенные |
Двухбуквенные |
Трехбуквенные |
Четырехбуквенные |
||
в |
не |
за |
что |
год |
быть |
я |
на |
от |
как |
все |
этот |
с |
он |
же |
это |
его |
весь |
а |
по |
вы |
они |
еще |
свой |
к |
но |
ты |
она |
или |
мочь |
у |
мы |
бы |
так |
уже |
себя |
о |
из |
ее |
для |
вот |
если |
Лексема охватывает все словоформы (изменение слова по падежам и спряжение для глаголов). Полный частотный список лексем можно найти в «Новом частотном словаре русской лексики» (URL: http://dict.ruslang.ru/freq.php).
Следует обратить внимание и на слова-палиндромы (слова, читающиеся одинаково как слева направо, так и справа налево), слова с дефисами (табл.8).
Таблица 8. Слова-палиндромы, типичные слова с дефисами
Слова-палиндромы |
Слова с дефисами |
|
как |
как-то, что-то, какой-то, кто-то, чего-то, когда-то |
пол-яблока |
еще |
из-за, из-под |
давай-ка |
или |
все-таки, прямо-таки |
северо-запад, юго-восток |
ее |
какой-нибудь, что-нибудь кто-нибудь |
научно-исследовательский, железно-бетонный, сине-зеленый |
оно |
во-первых, во-вторых |
вице-президент, генерал-лейтенант |
еле |
по-видимому по-своему, по-моему, по-нашему |
по-французски, по-немецки, по-хозяйски |
тот, тут |
вот-вот, еле-еле, чуть-чуть, ха-ха |
по-старому, по-новому, по-хорошему |
лил, летел, лишил |
как-либо, куда-либо, какой-либо |
давным-давно, мало-помалу, крепко-накрепко, крест-накрест, как-никак, волей-неволей, нежданно-негаданно |
иди |
кое-где, кое-кто, кое-что |
При анализе криптограммы рекомендуется учитывать не только частность отдельных символов, но и сочетаемость отдельных букв (табл.1), гласных и согласных (табл.2), а если в тексте оставлены пробелы – то и частоты первых/последних букв. Так, например, в качестве первых букв слова чаще всего встречаются буквы «С», «П», «В», «Н», «О», «И», «М» и «К», первыми буквами не могут быть «Ы» и «Ь,Ъ», что отличается от данных общей частотной таблицы (табл.5).
Рассмотрим пример частотного анализа простой замены (можно воспользоваться файлом «Простая замена пример1.xlsx»). Пусть дан текст криптограммы «У Т Ц П А К П Щ Н С Щ Г А Л Й Ю Б Ш И А Р Б У Т Ц П Ф Б С Н Ы А Ш Й А Ь Й Л Б А Н С Й С Т Н С Т О Б Н Д Щ М Щ А Й Ш Й Ж Т Л Й А С Б Д Н С Й А Ш Щ А С Щ Ж Е Д Щ А Б Н Ж Т А Щ Ш А Р Щ Н С Й С Щ О Ш Щ А Р Ж Т Ш Ш И Г». Известно, что использован шифр простой замены, нормативный алфавит содержит пробел.
Подсчитаем частоты появления различных символов в криптограмме и сравним их со стандартными частотами (табл.9):
Таблица 9. Сопоставление частот символам криптограммы
Частоты появления символов в криптограмме |
||||||||||||
Символ |
А |
Щ |
С |
Й |
Ш |
Н |
Б |
Т |
Ж |
Д |
Р |
… |
Частота |
0,131 |
0,103 |
0,093 |
0,084 |
0,075 |
0,075 |
0,065 |
0,065 |
0,037 |
0,028 |
0,028 |
|
Стандартные частоты |
||||||||||||
Символ |
_ |
О |
Е |
А |
И |
Н |
Т |
С |
Р |
В |
Л |
… |
Частота |
0,175 |
0,089 |
0,072 |
0,062 |
0,062 |
0,053 |
0,053 |
0,045 |
0,04 |
0,038 |
0,035 |
|
Заменим два наиболее часто встречающихся символа криптограммы: «А» - «_» и «Щ» - «О». Получим соответствие:
У |
Т |
Ц |
П |
А |
К |
П |
Щ |
Н |
С |
Щ |
Г |
А |
Л |
Й |
Ю |
Б |
Ш |
И |
А |
Р |
Б |
У |
Т |
Ц |
П |
Ф |
Б |
С |
- |
- |
- |
- |
_ |
- |
- |
о |
- |
- |
о |
- |
_ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
_ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Н |
Ы |
А |
Ш |
Й |
А |
Ь |
Й |
Л |
Б |
А |
Н |
С |
Й |
С |
Т |
Н |
С |
Т |
О |
Б |
Н |
Д |
Щ |
М |
Щ |
А |
Й |
Ш |
- |
- |
_ |
- |
- |
_ |
- |
- |
- |
- |
_ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
о |
- |
о |
_ |
- |
- |
Й |
Ж |
Т |
Л |
Й |
А |
С |
Б |
Д |
Н |
С |
Й |
А |
Ш |
Щ |
А |
С |
Щ |
Ж |
Е |
Д |
Щ |
А |
Б |
Н |
Ж |
Т |
А |
Щ |
- |
- |
- |
- |
- |
_ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
_ |
- |
о |
_ |
- |
о |
- |
- |
- |
о |
_ |
- |
- |
- |
- |
_ |
о |
Ш |
А |
Р |
Щ |
Н |
С |
Й |
С |
Щ |
О |
Ш |
Щ |
А |
Р |
Ж |
Т |
Ш |
Ш |
И |
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
_ |
- |
о |
- |
- |
- |
- |
о |
- |
- |
о |
_ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обратим внимание на двухбуквенные слова «Ш Щ» и «Щ Ш», а также на сдвоенное «Ш Ш» в последнем слове. Поскольку «Щ» заменено на букву «О», то «Ш» может быть только буквой «Н» или «Т». Скорее всего это «Н», в этом случае последнее слово – прилагательное, а «НН» стоит перед окончанием. Сделаем замену «Ш» - «Н».
У |
Т |
Ц |
П |
А |
К |
П |
Щ |
Н |
С |
Щ |
Г |
А |
Л |
Й |
Ю |
Б |
Ш |
И |
А |
Р |
Б |
У |
Т |
Ц |
П |
Ф |
Б |
С |
- |
- |
- |
- |
_ |
- |
- |
о |
- |
- |
о |
- |
_ |
- |
- |
- |
- |
н |
- |
_ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Н |
Ы |
А |
Ш |
Й |
А |
Ь |
Й |
Л |
Б |
А |
Н |
С |
Й |
С |
Т |
Н |
С |
Т |
О |
Б |
Н |
Д |
Щ |
М |
Щ |
А |
Й |
Ш |
- |
- |
_ |
н |
- |
_ |
- |
- |
- |
- |
_ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
о |
- |
о |
_ |
- |
н |
Й |
Ж |
Т |
Л |
Й |
А |
С |
Б |
Д |
Н |
С |
Й |
А |
Ш |
Щ |
А |
С |
Щ |
Ж |
Е |
Д |
Щ |
А |
Б |
Н |
Ж |
Т |
А |
Щ |
- |
- |
- |
- |
- |
_ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
_ |
н |
о |
_ |
- |
о |
- |
- |
- |
о |
_ |
- |
- |
- |
- |
_ |
о |
Ш |
А |
Р |
Щ |
Н |
С |
Й |
С |
Щ |
О |
Ш |
Щ |
А |
Р |
Ж |
Т |
Ш |
Ш |
И |
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
_ |
- |
о |
- |
- |
- |
- |
о |
- |
н |
о |
_ |
- |
- |
- |
н |
н |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Можно предположить, что стоящее на конце седьмого слова сочетание «Щ М Щ» – это окончание «ОГО» прилагательного, тогда «М» - «Г». Если это так, то следующее за прилагательным слово – скорее всего, существительное мужского рода в родительном падеже, и окачивается на «А». Отсюда «Й» - «А». Данное предположение не противоречит таблице частот 9. Тогда:
У |
Т |
Ц |
П |
А |
К |
П |
Щ |
Н |
С |
Щ |
Г |
А |
Л |
Й |
Ю |
Б |
Ш |
И |
А |
Р |
Б |
У |
Т |
Ц |
П |
Ф |
Б |
С |
- |
- |
- |
- |
_ |
- |
- |
о |
- |
- |
о |
- |
_ |
- |
а |
- |
- |
н |
- |
_ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Н |
Ы |
А |
Ш |
Й |
А |
Ь |
Й |
Л |
Б |
А |
Н |
С |
Й |
С |
Т |
Н |
С |
Т |
О |
Б |
Н |
Д |
Щ |
М |
Щ |
А |
Й |
Ш |
- |
- |
_ |
н |
а |
_ |
- |
а |
- |
- |
_ |
- |
- |
а |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
о |
г |
о |
_ |
а |
н |
Й |
Ж |
Т |
Л |
Й |
А |
С |
Б |
Д |
Н |
С |
Й |
А |
Ш |
Щ |
А |
С |
Щ |
Ж |
Е |
Д |
Щ |
А |
Б |
Н |
Ж |
Т |
А |
Щ |
а |
- |
- |
- |
а |
_ |
- |
- |
- |
- |
- |
а |
_ |
н |
о |
_ |
- |
о |
- |
- |
- |
о |
_ |
- |
- |
- |
- |
_ |
о |
Ш |
А |
Р |
Щ |
Н |
С |
Й |
С |
Щ |
О |
Ш |
Щ |
А |
Р |
Ж |
Т |
Ш |
Ш |
И |
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
_ |
- |
о |
- |
- |
а |
- |
о |
- |
н |
о |
_ |
- |
- |
- |
н |
н |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пятым словом является предлог «НА», поэтому следующее слово оканчивается, скорее всего, на «Е». Заменим «Б» - «Е».
У |
Т |
Ц |
П |
А |
К |
П |
Щ |
Н |
С |
Щ |
Г |
А |
Л |
Й |
Ю |
Б |
Ш |
И |
А |
Р |
Б |
У |
Т |
Ц |
П |
Ф |
Б |
С |
- |
- |
- |
- |
_ |
- |
- |
о |
- |
- |
о |
- |
_ |
- |
а |
- |
е |
н |
- |
_ |
- |
е |
- |
- |
- |
- |
- |
е |
- |
Н |
Ы |
А |
Ш |
Й |
А |
Ь |
Й |
Л |
Б |
А |
Н |
С |
Й |
С |
Т |
Н |
С |
Т |
О |
Б |
Н |
Д |
Щ |
М |
Щ |
А |
Й |
Ш |
- |
- |
_ |
н |
а |
_ |
- |
а |
- |
е |
_ |
- |
- |
а |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
е |
- |
- |
о |
г |
о |
_ |
а |
н |
Й |
Ж |
Т |
Л |
Й |
А |
С |
Б |
Д |
Н |
С |
Й |
А |
Ш |
Щ |
А |
С |
Щ |
Ж |
Е |
Д |
Щ |
А |
Б |
Н |
Ж |
Т |
А |
Щ |
а |
- |
- |
- |
а |
_ |
- |
е |
- |
- |
- |
а |
_ |
н |
о |
_ |
- |
о |
- |
- |
- |
о |
_ |
е |
- |
- |
- |
_ |
о |
Ш |
А |
Р |
Щ |
Н |
С |
Й |
С |
Щ |
О |
Ш |
Щ |
А |
Р |
Ж |
Т |
Ш |
Ш |
И |
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
_ |
- |
о |
- |
- |
а |
- |
о |
- |
н |
о |
_ |
- |
- |
- |
н |
н |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим слово «АНА - - - А». Предположим, что это слово «АНАЛИЗА». Сделаем замены: «Ж» - «Л», «Т» - «И», «Л» - «З». Получили:
У |
Т |
Ц |
П |
А |
К |
П |
Щ |
Н |
С |
Щ |
Г |
А |
Л |
Й |
Ю |
Б |
Ш |
И |
А |
Р |
Б |
У |
Т |
Ц |
П |
Ф |
Б |
С |
- |
и |
- |
- |
_ |
- |
- |
о |
- |
- |
о |
- |
_ |
з |
а |
- |
е |
н |
- |
_ |
- |
е |
- |
и |
- |
- |
- |
е |
- |
Н |
Ы |
А |
Ш |
Й |
А |
Ь |
Й |
Л |
Б |
А |
Н |
С |
Й |
С |
Т |
Н |
С |
Т |
О |
Б |
Н |
Д |
Щ |
М |
Щ |
А |
Й |
Ш |
- |
- |
_ |
н |
а |
_ |
- |
а |
з |
е |
_ |
- |
- |
а |
- |
и |
- |
- |
и |
- |
е |
- |
- |
о |
г |
о |
_ |
а |
н |
Й |
Ж |
Т |
Л |
Й |
А |
С |
Б |
Д |
Н |
С |
Й |
А |
Ш |
Щ |
А |
С |
Щ |
Ж |
Е |
Д |
Щ |
А |
Б |
Н |
Ж |
Т |
А |
Щ |
а |
л |
и |
з |
а |
_ |
- |
е |
- |
- |
- |
а |
_ |
н |
о |
_ |
- |
о |
л |
- |
- |
о |
_ |
е |
- |
л |
и |
_ |
о |
Ш |
А |
Р |
Щ |
Н |
С |
Й |
С |
Щ |
О |
Ш |
Щ |
А |
Р |
Ж |
Т |
Ш |
Ш |
И |
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
_ |
- |
о |
- |
- |
а |
- |
о |
- |
н |
о |
_ |
- |
л |
и |
н |
н |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Слово «Е - ЛИ» – это, скорее всего «ЕСЛИ», последнее слово «- ЛИНН - -» похоже на «ДЛИННЫЙ», а в словосочетании «НА - АЗЕ» (АНАЛИЗА) – стоит слово «БАЗЕ». Сделаем соответствующие замены: «Н» - «С», «Р» - «Д», «И» - «Ы», «Г» - «Й», «Ь» - «Б».
У |
Т |
Ц |
П |
А |
К |
П |
Щ |
Н |
С |
Щ |
Г |
А |
Л |
Й |
Ю |
Б |
Ш |
И |
А |
Р |
Б |
У |
Т |
Ц |
П |
Ф |
Б |
С |
- |
и |
- |
- |
_ |
- |
- |
о |
с |
- |
о |
й |
_ |
з |
а |
- |
е |
н |
ы |
_ |
д |
е |
- |
и |
- |
- |
- |
е |
- |
Н |
Ы |
А |
Ш |
Й |
А |
Ь |
Й |
Л |
Б |
А |
Н |
С |
Й |
С |
Т |
Н |
С |
Т |
О |
Б |
Н |
Д |
Щ |
М |
Щ |
А |
Й |
Ш |
с |
- |
_ |
н |
а |
_ |
б |
а |
з |
е |
_ |
с |
- |
а |
- |
и |
с |
- |
и |
- |
е |
с |
- |
о |
г |
о |
_ |
а |
н |
Й |
Ж |
Т |
Л |
Й |
А |
С |
Б |
Д |
Н |
С |
Й |
А |
Ш |
Щ |
А |
С |
Щ |
Ж |
Е |
Д |
Щ |
А |
Б |
Н |
Ж |
Т |
А |
Щ |
а |
л |
и |
з |
а |
_ |
- |
е |
- |
с |
- |
а |
_ |
н |
о |
_ |
- |
о |
л |
- |
- |
о |
_ |
е |
с |
л |
и |
_ |
о |
Ш |
А |
Р |
Щ |
Н |
С |
Й |
С |
Щ |
О |
Ш |
Щ |
А |
Р |
Ж |
Т |
Ш |
Ш |
И |
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
_ |
д |
о |
с |
- |
а |
- |
о |
- |
н |
о |
_ |
д |
л |
и |
н |
н |
ы |
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обратим внимание на слово «С - А - ИС - И - ЕС - ОГО» (АНАЛИЗА), что похоже на слово «СТАТИСТИЧЕСКОГО», если это так, то читается и слово «ДОС - А - О - НО» – «ДОСТАТОЧНО». Сделаем замены: «С» - «Т», «О» - «Ч», «Д» - «К». Получили:
У |
Т |
Ц |
П |
А |
К |
П |
Щ |
Н |
С |
Щ |
Г |
А |
Л |
Й |
Ю |
Б |
Ш |
И |
А |
Р |
Б |
У |
Т |
Ц |
П |
Ф |
Б |
С |
- |
и |
- |
- |
_ |
- |
- |
о |
с |
т |
о |
й |
_ |
з |
а |
- |
е |
н |
ы |
_ |
д |
е |
- |
и |
- |
- |
- |
е |
т |
Н |
Ы |
А |
Ш |
Й |
А |
Ь |
Й |
Л |
Б |
А |
Н |
С |
Й |
С |
Т |
Н |
С |
Т |
О |
Б |
Н |
Д |
Щ |
М |
Щ |
А |
Й |
Ш |
с |
- |
_ |
н |
а |
_ |
б |
а |
з |
е |
_ |
с |
т |
а |
т |
и |
с |
т |
и |
ч |
е |
с |
к |
о |
г |
о |
_ |
а |
н |
Й |
Ж |
Т |
Л |
Й |
А |
С |
Б |
Д |
Н |
С |
Й |
А |
Ш |
Щ |
А |
С |
Щ |
Ж |
Е |
Д |
Щ |
А |
Б |
Н |
Ж |
Т |
А |
Щ |
а |
л |
и |
з |
а |
_ |
т |
е |
к |
с |
т |
а |
_ |
н |
о |
_ |
т |
о |
л |
- |
к |
о |
_ |
е |
с |
л |
и |
_ |
о |
Ш |
А |
Р |
Щ |
Н |
С |
Й |
С |
Щ |
О |
Ш |
Щ |
А |
Р |
Ж |
Т |
Ш |
Ш |
И |
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
_ |
д |
о |
с |
т |
а |
т |
о |
ч |
н |
о |
_ |
д |
л |
и |
н |
н |
ы |
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теперь, заметив, что первое и четвертое слова криптограммы имеют общую последовательность букв «УТЦП», и, исходя из контекста, не сложно сделать оставшиеся замены. Получили открытый тест: «ШИФР ПРОСТОЙ ЗАМЕНЫ ДЕШИФРУЕТСЯ НА БАЗЕ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ТЕКСТА НО ТОЛЬКО ЕСЛИ ОН ДОСТАТОЧНО ДЛИННЫЙ».
В таблице 10 приведен ключ шифра – соответствие между символами нормативного алфавита и алфавита шифрования, по которому проводится их замена. Вопросительные знаки соответствуют буквам, ни разу не встретившимся в тексте криптограммы.
Таблица 10. Ключ шифра простой замены из примера
Нормативный алфавит |
_ |
А |
Б |
В |
Г |
Д |
Е |
Ж |
З |
И |
Й |
К |
Л |
М |
Н |
О |
Алфавит шифрования |
? |
_ |
е |
? |
й |
к |
ь |
л |
? |
ы |
а |
п |
з |
г |
с |
ч |
Нормативный алфавит |
П |
Р |
С |
Т |
У |
Ф |
Х |
Ц |
Ч |
Ш |
Щ |
Ы |
Ь |
Э |
Ю |
Я |
Алфавит шифрования |
р |
д |
т |
и |
ш |
у |
? |
ф |
? |
н |
о |
я |
б |
? |
м |
? |
Задание
Дешифровать криптограмму, полученную шифром простой замены. В тексте криптограммы сохранены пробелы и знаки пунктуации. Поскольку символы пробела и знаки препинания сохранены в тексте криптограммы, в нормативный алфавит они не входят.
Указания к выполнению лабораторной работы
Для выполнения данной лабораторной работы рекомендуется использовать файл «Простая замена.xlsm».
Технология выполнения задания
Открыть книгу MS Excel «Простая замена.xlsm», в строке предупреждения включить выполнение макросов.
Скопировать текст криптограммы (без знака конца абзаца) из Приложения 2 в соответствии с номером варианта (выбор варианта осуществляется по порядковому номеру в официальном списке группы).
Перейти на лист «Загрузить криптограмму» и выбрать ячейку B3. Установить курсор мыши в строку формул, вставить в нее скопированный текст и нажать Enter. Затем нажать кнопку Загрузить криптограмму.
После загрузки криптограммы будет открыт лист «Криптограмма». Под символами криптограммы по мере расшифровки должны отображаться символы открытого текста. Первоначально отображаются знаки ###, что указывает на то, не установлено никаких соответствий между символами криптограммы и символами нормативного алфавита.
ЗАМЕЧАНИЕ.
В силу особенностей реализации книги
«Простая замена.xlsm»,
текст криптограммы, наряду с цифрами –
символами алфавита шифрования может
содержать только знаки пробела, двойных
кавычек, «.», «,», «;», «:», «!», «-». Если
текст содержит другие знаки (например,
«?», скобки, «…» и т.п.), после загрузки
криптограммы следует очистить ячейки,
содержащие эти символы с помощью клавиши
Del.
Нельзя использовать операцию вырезки
,
используйте только операцию копирования
и клавишу Del.
Подсчитать частоты появления символов криптограммы:
Двузначные числа, составляющие криптограмму последовательно занести в столбец G таблицы «Назначить» на листе «Частоты символов». По мере занесения чисел соответствующие им знаки ### на листе «Криптограмма» будут заменены на символ «_». Поэтому заносить в таблицы следует только те числа, для которых отображаются ###.
После того, как все символы шифр-алфавита занесены в таблицу «Назначить» (о чем свидетельствует отсутствие знаков ### на листе «Криптограмма»), скопировать значения из столбца G таблицы в столбец A таблицы «Статистика - Криптограмма» на листе «Частоты символов». В столбце B отобразятся частоты встречаемости в криптограмме символов шифр-алфавита (использованных для шифрования текста двузначных чисел).
После того, как все символы криптограммы занесены в таблицы «Криптограмма» и «Назначить», следует снять защиту с листа «Частоты символов». Для этого перейти на лист «Частоты символов» (команда Рецензирование/Снять защиту листа).
На листе «Частоты символов» упорядочить таблицу «Криптограмма» по столбцу «Част» в порядке убывания частот, а таблицу «Назначить» – по столбцу «Крипт» в порядке возрастания значений символов шифр-алфавита (Данные/ Сортировка).
После переупорядочения защитить лист «Частоты символов» (Рецензирование/Защитить лист).
На листе «Частоты символов» приведены стандартные частоты символов русского языка для нормативного алфавита без пробела. Диаграммы позволяют провести визуальное сравнение стандартных частот и частот криптограммы.
Высказать предположение относительно соответствия наиболее часто встречающихся символов буквам «О» и «Е» и занести эти буквы в таблицу «Назначить» рядом с нужными символами шифр-алфавита. Буквы отобразятся на листе «Криптограмма» в соответствующих местах текста.
ЗАМЕЧАНИЕ. Поскольку текст криптограммы не слишком велик, следует учесть, что закономерности русского языка могут проявляться в нем не в строгом соответствии с таблицей стандартных частот.
Проанализировать правильность выдвинутой гипотезы с точки зрения закономерностей русского языка. Если имеется несоответствие, следует переназначить буквы символам шифр-алфавита в таблице «Назначить» на листе «Частоты символов».
Используя рекомендации по криптоанализу, последовательно выдвинуть гипотезы относительно соответствия между другими символами криптограммы и буквами русского языка, каждый раз:
задавая соответствие в таблице «Назначить» на листе «Частоты символов»,
проводя анализ корректности полученной частичной расшифровки с точки зрения русского языка на листе «Криптограмма»,
изменяя, в случае несоответствия, сделанные на листе «Частоты символов» назначения.
После завершения расшифровки текста показать его преподавателю.
Контрольный вопрос:
1. Что является ключом (секретным параметром) шифра простой замены?
(Ключом шифра простой замены является соответствие между символами нормативного и шифр-алфавитов)
2. Почему нельзя сопоставить символ открытого текста символу шифра, используя только данные о частотах встречаемости символов?
(Частоты символов русского языка отражают закономерности появления символов по всем текстам русского языка. Частоты встречаемости символов криптограммы отражают закономерности конкретного текста. Каждый конкретный текст имеет свои индивидуальные особенности, поэтому распределение частот может отличаться)