Симметриялық криптожүйелер. Алмастырулар

Хабарларды шифрлеу кезінде де, шифрлеуді ашқанда да бір құпия кілт қолданылады.

Қолданылатындар:

1. алмастыру шифрлары;

2. ауыстыру шифрлары;

3. гаммирлеу шифрлары;

4. шифрленген мәліметтердің аналитикалық өзгерулері негізіндегі шифрлар.

Практикада аралас жүйелер жиі кездеседі – бір шифрленген мәтінге қолданылатын криптографиялық өзгерулердің негізгі әдістер тізбегі. (Ресейлік және американдық шифрлеу стандарттары дәл осы аралас криптографиялық өзгерулерге негізделген).

Көпіршік – аралас өзгерулердің ерекше түрі; нәтижесінде соңғы мәтіндегі әр символ бастапқы мәтіннің әр символынан тәуелді болады.

Алмастыру шифрлары

Бастапқы мәтіннің Т= (Т₁,Т₂, Т₃, …, Т_N), символдарын алмастыру дегеніміз - оның қайта реттеліп, символдың і позициясынан (i) позициясына ауысуын атайды, мұндағы .

Мысалы, «Пришлите помощь» мәтіні 15, 2, 5, 7, 9, 1, 6, 13, 11, 4, 14, 3, 12, 10, 8 кілттер негізінде «ЬРЛТ _- ПООШЩИМПЕ» хабарына шифрленеді.

 алмастыру индекстер векторында кілт бар.

N элементтердің Т бастапқы мәтіні алмастыруларының жалпы мүмкін болатын саны мынаған тең:

Алматырулар шифрленген кестелермен жиі беріледі.

Кілт түрінде шифрленген кестелерде мыналар қолданылады

1. кесте көлемі

2. алмастыруға берілетін сөз немесе сөйлем

3. кесте құрылымының ерекшеліктері

1. Мысалы, 53 кестесі бойынша «завтра была война» мәтіні «ЗАВАБОВЫЙТЛНРАА» түрінде шифрленеді.

З	А	В	Т	Р
А	Б	Ы	Л	А
В	О	Й	Н	А

Мәтін: «АЗРВТБААЫЛОВАЙН»

2. Алмастырудың ең сенімді класы - төмендегі кілт негізіндегі жолды-бағанды алмастырулар:

Мысалы, «ЗАМОК» кілті бар «ЗАВТРА БЫЛА ВОЙНА» мәтіні «АЗРВТБААЫЛОВАЙН» түрінде шифрленеді.

Магиялық квадраттар – торға тізбектелген натуралды сандар жазылған квадратты кесте 1-ден басталып қосындысында әр баған бойынша, әр жол және әр диагональ бойынша бір сан береді. (3*3 – бір, 4*4 – 880, 5*5 – 250000)

Мысал:

ПРИЛЕТАЮ ВОСЬМОГО  ОИРМ ЕОСЮ ВТАЬЛГОП

Күрделенген алмастыру

Шифрленген мәтіннің символдарын жазу үшін күрделенген элементтер енгізілген арнайы кесте қолданылады.

			к	л	ю	ч
2	6	1	3	8	10	5	9	4	7
Б	У	Д	///	Ь	Т	Е		О	С
///	Т	О	Р	О	Ж	Н	///	Ы	
C		П	Р	Е	Д	С	Т	///	А
В	И	///	Т	Е	Л	Е	М		Ф
И	///	Р	М	Ы		Ф	Е	Н	И
К	С				///				

Мысал:

///

- қолданылмаған элемент

Шифрленген мәтін:

ДОПР БСВИК РРТМ

ОЫН ЕНСЕФ УТИ

ССАФ ИЬОЕ ЕЫТ

МЕТЖДЛ

Шифрлеудің жоғары беріктігін гамильтондық типті маршруттар бойынша алмастыруларды күрделендіру арқылы қамтамасыз етуге болады. Бұл жағдайда шифрленген мәтіннің символдарын жазу үшін кейбір гиперкубтың төбелері қолданылады, ал шифрленген мәтіннің белгілері Гамильтон маршруттары бойынша есептеледі, сонымен бірге бірнеше әртүрлі маршруттар қолданылады.

Мысал:

Құрылым

Маршруттар:

1) 2)

Шифрленген мәтін: Будьте осторожны с представителем… .

Маршрут 1 Маршрут 2

Алмастырудан кейінгі мәтін:

ТЕУБДЬ ОСОРТЖЫН

Шифлерді байқау

Шифрлерді бұзуды шифрлерді қарапайым статистикалық байқаудан басталады.

Статистикалық бақылау үшін шекті ұзындықтағы шифрлеу мәтінінің кездейсоқтығы маңызды болады.

Мұндай кездейсоқтықтың практикалық өлшемін Лемпел мен Зив енгізеді:

«Егер шифрлеу мәтіні 10%-ке қарағанда бір архиваторға артық қысылса, онда шифрлеу жүйесі әлсіз».

Алмастыру шифрлерін ашу

	1	2	3	4
1	А	З	Ю	Ж
2	Е		С	Ш
3	Г	Т	О	О
4	И	П	Е	Р

4*4 кестесінде реттелген мынадай шифровка бар болсын: АЗЮЖЕ СШГГООИПЕР

Р(1-2)=Р(АЗ)*Р(Е)*Р(ГТ)*Р(ИП)

Р(1-3)=Р(АЮ)*Р(ЕС)*Р(ГО)*Р(ИЕ)

Р(1-4)=Р(АЖ)*Р(ЕШ)*Р(ГО)*Р(ИР)

Р(1-3)Р(1-4)Р(1-2) мұнда 1-бағанадан кейін 3-бағана болуы ықтимал.

	2	4	1	3
1	З	Ж	А	Ю
2		Ш	Е	С
3	Т	О	Г	О
4	П	Р	И	Е

Ең жақсы нәтиже 2413 бағаналарды қоюда.

Жолдарды (4123) реттеп қоя отырып, алатынымыз: «Приезжаю шестого».