Лабораторная работа по криптографии.
1 Цель работы.
Целью настоящей лабораторной работы является знакомство с основными способами шифрования и освоение принципов шифрования на примере простейших шифров.
2 Теоретические сведения.
2.1 Введение
Защита данных с помощью шифрования – возможно одно из важнейших решений проблемы их безопасности. Зашифрованные данные становятся доступными только тому, кто знает, как их расшифровать, и поэтому похищение зашифрованных данных бессмысленно для несанкционированных пользователей.
Шифрование– процесс, в котором криптографическому преобразованию подвергается каждый символ открытого текста,кодирование– процесс замены элементов открытого текста (комбинации символов, слов и т.д.) кодами. Коды оперируют лингвистическими элементами, разделяя шифруемый текст на такие смысловые элементы, как слова и слоги. В шифре всегда различают два элемента: алгоритм и ключ.
Алгоритм позволяет использовать сравнительно короткий ключ для шифрования сколь угодно большого текста. Для защиты данных в ЭВМ в основном используются шифры.
Таблица 2.1 – Классификация методов шифрования.
|
Шифрование | |||||||||||||||||
|
Замена |
Перестановка |
Аналитическое преобразование |
Гаммирование |
Комбинирование | |||||||||||||
|
Моноалфавитная |
Гомофоническая |
Полиалфавитная |
Полиграммная |
Простая |
Усложнённая по таблицам |
Усложнённая по таблицам |
По правилам алгебры матриц |
По особым зависимостям |
С короткой конечной гаммой |
С длинной конечной гаммой |
С бесконечной гаммой |
Замена + перестановка |
Замена + гаммирование |
Перестановка + гаммирование |
Гаммирование + гаммирование | ||
Остановимся на некоторых, используемых в настоящее время в криптографии определяющих понятиях.
Гаммирование– процесс наложения по определённому закону гаммы шифра на открытые данные. Под гаммой шифра понимается псевдослучайная двоичная последовательность, вырабатываемая по заданному алгоритму, для зашифрования открытых данных и расшифрования зашифрованных данных.
Зашифрование данных – процесс преобразования открытых данных в зашифрованные с помощью шифра, арасшифрование–процесс преобразования закрытых данных в открытые с помощью шифра.
Шифрование– процесс зашифрования или расшифрования данных.
Дешифрование – процесс преобразования закрытых данных в открыты при неизвестном ключе и, возможно, неизвестном алгоритме.
Имитозащита– защита от навязывания ложных данных. Для обеспечения имитозащиты к зашифрованным данным добавляется имитовставка, которая представляет собой последовательность данных фиксированной длины, полученную по определённому правилу из открытых данных и ключа.
Ключ– конкретное секретное состояние некоторых параметров алгоритма криптографического преобразования данных, обеспечивающее выбор одного варианта из совокупности всевозможных для данного алгоритма.
Криптостойкость– характеристика шифра, определяющая его стойкость к дешифрованию. Обычно эта характеристика определяется периодом времени, необходимым для дешифрования.
Криптографическая защита– защита данных с помощью криптографического преобразования, под которым понимается преобразование данных шифрованием и (или) выработки имитовставки.
Синхропосылка– исходные открытые параметры алгоритма криптографического преобразования.
Шифр–совокупность обратимых преобразований множества открытых данных на множество зашифрованных данных, осуществляемых по определённым правилам с применением ключей.