Перечень тем

Тема 1 Шифры перестановки. Разновидности реализации шифров перестановки. Построение шифра перестановки вручную и его реализация на примере.

Тема 2 Шифры простой замены. Разновидности реализации шифров простой замены. Построение шифра простой вручную и его реализация на примере.

Тема 3 Шифры сложной замены. Разновидности реализации шифров сложной замены. Построение шифра сложной замены вручную и его реализация на примере.

Тема 4 Симметричное шифрование на примере алгоритма DES Варианты реализации DES. Преимущества, недостатки. Схемы работы отдельных блоков DES. Секретность.

Тема 5 Асимметричное шифрование на примере алгоритма RSA. Протокол получения общего ключа Диффи-Хеллмана. Примеры реализации.

Тема 6 Кодирование информации. Построение кодов с минимальной избыточностью(коды Хаффмана). Примеры построения кодов с минимальной избыточностью с учетом и без учета информации о вероятности появления символов в исходных текстах.

Тема 7 Самокорректирующие коды (коды Хемминга). Примеры построения кодов Хэмминга.

Распределение материала тем по модулям

Модуль 1

1 Построение шифра перестановки вручную и его реализация на примере. (тема 1).

2 Построение шифра простой вручную и его реализация на примере. (тема 2).

3 Построение шифра сложной замены вручную и его реализация на примере. (тема 3).

4 Примеры реализации алгоритма RSA и протокола получения общего ключа Диффи-Хеллмана.

Модуль 2

1 Теория тем 4–7.

2 Примеры построения кодов Хаффмана с учетом и без учета информации о вероятности появления символов в исходных текстах. (тема 6).

3 Примеры построения кодов Хэмминга. (тема 7).

Тема 1 Шифры перестановки. Разновидности реализации шифров перестановки Краткие теоретические сведения

Шифр перестановки(ШП) – преобразование символов исходного текста в соответствии с которым происходит только изменение их порядка без изменения самих символов.

Рассмотрим преобразования с соответствии с ШП, предназначенное для зашифровки исходного текста длиной n символов. Его можно представить с помощью такой таблицы

1	2	…	k	…	n
i1	i2	…	ik	…	in

где i₁ – номер места шифротекста, на которое попадает первая буква исходного текста;

i₂ – номер места шифротекста, на которое попадает вторая буква исходного текста и т.д.

В верхней строке таблицы вписаны числа от 1 до n попорядку, а во второй – эти же числа, но уже в произвольном порядке. Такую таблицу называют перестановкой степени n. Зная перестановку можно осуществить как зашифровку исходного текста, так и расшифровку шифротекста.

Пример: пусть для преобразования используется следующая перестановка

1	2	3	4	5	6
6	3	2	5	1	4

Тогда в сответствии с ней слово ДОНЕЦК в шифротексте будет иметь вид КНОЦДЕ.

Существует n! вариантов перестановок степени n (в это число входит и вариант, в котором первая и вторая строка таблицы перестановок полностью совпадают).

Таким образом, ШП предназначен для шифрования исходных текстов длиной n, у которого в качестве множества ключей берется множество всех перестановок степени n. Число ключей этого шифра равно n!. Для использования на практике ШП неудобен в связи с необходимостью при больших значениях n работать с большими таблицами.

Для получения варианта перестановки часто используется некоторая геометрическая фигура, составленная из клеток (чаще всего прямоугольники различных размеров). Шифрование состоит в том, что исходный текст в клетки фигуры вписывают по ходу одного маршрута, а затем для получения шифротекста из заполненной символами фигуры выписывают символы по ходу другого маршрута. Такой шифр называют шифром маршрутной перестановкой. Ключом для такого шифра будет описание фигуры и двух маршрутов (шифрования и дешифрации). Важно чтобы оба маршрута содержали без повторений все клетки фигуры. Геометрическая фигура не обязательно должна быть плоской.

Варианты шифра маршрутной перестановки