123. Метод сжатия данных Хаффмана. Особенности программной реализации.
Основная отличительная особенность метода в сравнении с методом Шеннона-Фано заключается в формировании бинарного кода. В последнем случае для этого нужно построить бинарное дерево объединением попарно отсортированных символов алфавита, начиная с двух нижних. Причем группировать следует символы с примерно одинаковыми вероятностями. Объединенные символы (пара) создают новый «виртуальный символ» с вероятностью, равной сумме вероятностей объединенных символов.
Объединение символов, таким образом, создает ветви и узлы дерева. Каждая из ветвей должна быть обозначена бинарным символом (в паре одному соответствует 1, другому – 0). Последние из объединенных символов образуют корень дерева.
Бинарным кодом, соответствующим определенному символу исходного алфавита, будет комбинация, полученная после прохождения по ветвям дерева от его корня до соответствующего символа исходного алфавита.
Сжатие и декомпрессия сообщений осуществляются по тем же принципам, что и для предыдущего метода.
Рассмотрим это на примере.
Пример. Исходными являются данные из примера на метод Шеннона-Фано:
После сортировки попарно объединяем символы, начиная с двух нижних: а3 и а10. Верхней ветви (а10) приписываем младший символ кода – 1, нижней (а3) – 0. Полученный в результате объединения узел далее рассматривается как виртуальный символ с вероятностью появления, равной 0,08 (0,03 + 0,05)..
Рис. 1. Вариант бинарного дерева для рассматриваемого примера
124. Классификация методов криптопреобразования информации.
Криптография – раздел математики, связанный с аспектами безопасности информации – тайность.
Криптология – наука, объединяющая криптографию и криптоанализ.
Криптосистема – это понятие относится к совокупности программно-технических средств, функционирующих на основе установленных криптографических алгоритмов.
Криптоанализ (от др.-греч. κρυπτός — скрытый и анализ) – наука о методах расшифровки зашифрованной информации без предназначенного для такой расшифровки ключа.
Криптостойкость (или криптостойкость) – способность криптографического алгоритма противостоять криптоанализу.
Классификация:
На основе процедуры шифрования:
Подстановочные шифры;
Перестановочные шифры.
На основе генерирования и использования ключей:
Блочные шифры;
Поточные шифры.
На основе типа ключа:
Симметричные шифры;
Асимметричные шифры.
125. Подстановочные и перестановочные шифры.
Подстановочные шифры.Сущность подстановочного шифрования состоит в том, что, как правило, исходный (М) или зашифрованный текст (С) используют один и тот же алфавит, а ключом является алгоритм подстановки. Такой шифр называется простым, или моноалфавитным.
Примером такого шифра является знаменитый шифр Цезаря, в котором каждый символ открытого текста заменяется символом, находящимся тремя символами правее (по модулю 26 или по принципу кольца): «A» меняется на «D», «B» – на «E», «W» – на «Z», «X» – на «A» и т. д. (в некоторых случаях во внимание принимается 27-й символ – пробел). Для расшифрования необходимо выполнить обратную замену.
Имеем открытый текст М = «cba». На основе шифра Цезаря С = «gfd».
Простой подстановочный шифр применяется, например, в системе UNIX: простая программа шифрования (ROT13) использует смещение на 13 позиций, т. е. символ «А» заменяется на «N» и т. д.
Анализируемые шифры взламываются без труда, поскольку не скрывают частоту (вероятность) применения различных символов в открытом тексте
Перестановочные шифры. Перестановочные шифры используют перестановку символов исходного сообщения в соответствии с установленным правилом, открытый текст остается неизменным, но символы в нем «перетасовываются» (подвергаются пермутации). Так, в простом вертикальном перестановочном шифре открытый текст пишется по горизонтали на разграфленном листе бумаги фиксированной длины, а шифртекст считывается по вертикали. Рассмотрим это на примере.
М = «ВАСЯ ЛЮБИТ МАШУ».
Считывание по столбцам снизу вверх приводит к такому шифртексту: С = «_ЛВМЮААБСШИЯУТ_».
Принцип записи исходного сообщения и порядок считывания символов может быть различным.