Добавил:
twitch.tv Заведующий методическим кабинетом, преподаватель на кафедре компьютерного спорта и прикладных компьютерных технологий. Образование - Магистр Спорта. Суета... Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
10
Добавлен:
04.06.2023
Размер:
231 Кб
Скачать

Міністерство освіти і науки України

Державний університет телекомунікацій

Кафедра інформаційної та кібернетичної  безпеки

Лабораторна робота № 2

з дисципліни «Прикладна криптологія»

на тему: «Криптоаналіз поліалфавітного шифру»

Перевірив:

Асис.

Марченко В.В.

Виконав:

студент

групи БСД – 3:

КИЇВ — 20

Лабораторна робота №2

з дисципліни «Прикладна криптологія»

Тема: Криптоаналіз поліалфавітного шифру

Мета роботи: набуття практичних навичок роботи поліалфавітного шифрування та дешифрування відомого шифру Віженера

Шифр Цезаря, також відомий , як шифр зсуву , код Цезаря або зсув Цезаря – один з найпростіших і найбільш широко відомих методів шифрування.

Шифр Цезаря – це вид шифру підстановки , в якому кожен символ у відкритому тексті замінюється символом, що знаходиться на деякому постійнійному числі позицій лівіше або правіше нього в алфавіті. Наприклад , у шифрі із зсувом 3 А була б замінена на Г , Б стане Д , і так далі.

Шифр названий на честь римського імператора Гая Юлія Цезаря , який використав його для секретного листування зі своїми генералами.

Крок шифрування , що виконується шифром Цезаря , часто включається як частина більш складних схем , таких як шифр Віженер , і все ще має сучасне застосування в системі ROT13 . Як і всі моноалфавитной шифри , шифр Цезаря легко зламуються і не має практично ніякого застосування на практиці.

Шифр Віженера – метод поліалфавітного шифрування буквеного тексту з використанням ключового слова.

Цей метод є простою формою многоалфавитной заміни. Шифр Віженер винаходився багаторазово. Вперше цей метод описав Джован Баттіста Беллазо (італ. Giovan Battista Bellaso) у книзі La cifra del. Sig. Giovan Battista Bellasо в 1553 році, проте в XIX столітті отримав ім’я Блеза Віженер, французького дипломата. Метод простий для розуміння і реалізації, він є недоступним для простих методів криптоаналізу.

Шифр Віженер складається з послідовності декількох шифрів Цезаря з різними значеннями зсуву . Для зашифровування може використовуватися таблиця алфавітів , звана tabula recta або квадрат ( таблиця ) Віженер . Стосовно до латинському алфавіту таблиця Віженер складається з рядків по 26 символів , причому кожна наступна рядок зсувається на кілька позицій. Таким чином , в таблиці виходить 26 різних шифрів Цезаря. На кожному етапі шифрування використовуються різні алфавіти , обрані в залежності від символу ключового слова.

Шифр Вермана – система симетричного шифрування, вперше запропонована в 1882 році Ф. Міллером і заново винайдена в 1917 році співробітником AT & T Гилбертом Верманом. Шифр Вернама є єдиною системою шифрування, для якої доведена абсолютна криптографічна стійкість. При цьому він є однією з найпростіших криптосистем.

Криптосистема була запропонована для шифрування телеграфних повідомлень, які представляли собою бінарні тексти, в яких відкритий текст представляється в коді Бодо (у вигляді п’ятизначних «імпульсних комбінацій»). У цьому коді, наприклад, літера «А» мала вигляд (1 1 0 0 0). На паперовій стрічці цифрі «1» відповідало отвір, а цифрі «0» – його відсутність.

У шифрі Цезаря кожна буква алфавіту зсувається на кілька позицій; наприклад в шифрі Цезаря при зсуві +3, A стало б D, B стало б E і так далі. Шифр Віженера складається з послідовності декількох шифрів Цезаря з різними значеннями зсуву. Для зашифровування може використовуватися таблиця алфавітів, звана tabula recta або квадрат (таблиця) Віженера. Стосовно до латинському алфавіту таблиця Віженера складається з рядків по 26 символів, причому кожний наступний рядок зсувається на кілька позицій. Таким чином, в таблиці виходить 26 різних шифрів Цезаря. На кожному етапі шифрування використовуються різні алфавіти, які обираються в залежності від символу ключового слова.

Рис. 1.1 — Квадрат Віженера

Наприклад, припустимо, що вихідний текст має вигляд:

ATTACKATDAWN

Людина, який посилає повідомлення, записує ключове слово («LEMON») циклічно доти, поки його довжина не буде відповідати довжині вихідного тексту:

LEMONLEMONLE

Перший символ вихідного тексту A зашифрований послідовністю L, яка є першим символом ключа. Перший символ L шифрованого тексту знаходиться на перетині рядка L і стовпці A в таблиці Віженера. Точно так же для другого символу вихідного тексту використовується другий символ ключа; тобто другий символ шифрованого тексту X виходить на перетині рядка E і стовпці T. Інша частина вихідного тексту шифрується подібним способом.

Оригінальний текст: ATTACKATDAWN

Ключ: LEMONLEMONLE

Зашифрований текст: LXFOPVEFRNHR

Криптоаналіз шифру може бути побудований в два етапи:

Пошук довжини ключа. Можна аналізувати розподіл частот в зашифрованому тексті з різним проріджування. Тобто брати текст, що включає кожну 2-ю букву зашифрованого тексту, потім кожну 3-ю і т. Д. Як тільки розподіл частот букв буде сильно відрізнятися від рівномірного (наприклад, по ентропії), то можна говорити про знайдену довжину ключа.

Криптоаналіз. Сукупність l шифрів Цезаря (де l - знайдена довжина ключа), які окремо легко зламуються.

Служба шифрування паролів Cisco IOS використовує фірмовий алгоритм Cisco, заснований на шифрі Віженера.

Хід роботи

Рисунок 1 - Таблиця Віженера

За допомогою шифру Віженера було зашифровано повідомлення: Nrzipoyamrowd. Для шифрування повідомлення було використано ключове слово labtwo. Використовуючи таблицю нижче, було розшифровано повідомлення. Спочатку було введено у другу комірку зашифроване повідомлення, потім введено ключове слово у верхній рядок і за допомогою квадрату Віженера було розшифровано повідомлення по-кожній літері.

Ключові слова шифру

l

a

b

r

w

o

l

a

b

t

w

o

l

Зашифроване повідомлення

n

r

z

i

p

o

y

a

m

r

o

w

d

Розшифроване повідомлення

c

r

y

p

t

a

n

a

l

y

s

i

s

Далі було зашифровано повідомлення та встановлено секретний ключ разом з партнером.

Визначено ключове слово xacker. Створено звичайне ключове повідомлення:

Ключові слова шифру

x

a

c

k

e

r

x

a

c

k

e

r

Зашифроване повідомлення

j

i

n

v

i

e

k

i

w

w

k

s

Розшифроване повідомлення

m

i

l

l

e

n

n

i

u

m

g

b

За допомогою спільного ключа було розшифровано повідомлення партнера:

Ключові слова шифру

x

a

c

k

e

r

x

a

c

k

e

r

Зашифроване повідомлення

v

a

t

y

w

c

x

v

d

k

v

w

Розшифроване повідомлення

y

a

r

o

s

l

a

v

b

a

r

f

За допомогою пошуку в інтернеті було знайдено онлайн інструмент шифрування та дешифрування шифрів Віженера.

Рисунок 2 - Інтерактивний інструмент

Інтерактивний інструмент за адресою: https://planetcalc.ru/2463/ було використано для перевірки правильності розшифрування повідомлення партнера.

Рисунок 3 – Зашифрування повідомлення

За допомогою інтерактивного інструмента було зашифровано повідомлення та передано партнерові.

Висновок: Шифр Віженера можна використовувати для зашифрування повідомлень без використання комп’ютера. Попри це шифр Віженера не вважається сильною системою шифрування.