Прикладна криптологія Марченко В.В (3 курс 1 семестр) / Лабораторна робота №2
.docxМіністерство 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.