Лабораторная работа 2 Ранние системы шифрования 1

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Лабораторная работа №2

Ранние системы шифрования

1. Простой шифр Цезаря

В I в. н.э. Ю.Цезарь во время войны с галлами, переписываясь со своими друзьями в Риме, заменял в сообщении первую букву латинского алфавита (А) на четвертую (D), вторую (B) - на пятую (E), наконец последнюю - на третью, таким образом получался следующий алфавит:

А  D                  J  М                 SV
В  Е                  К  N                  TW
С F                   L  0                 U X
D  G                 M P                  V Y
E H                  N Q                WZ
F I                   О  R                  X  A
GJ                   P  S                  Y  В
HK                  Q  Т                  Z  С
I L                  R  U

2. Шифрующие таблицы Трисемуса

В 1508г. аббат из Германии Иоганн Трисемус написал печатную работу по криптологии под названием "Полиграфия". В этой книге он впервые систематически описал применение шифрующих
таблиц, заполненных алфавитом в случайном порядке [32]. Для получения такого шифра замены обычно использовались таблица для записи букв алфавита и ключевое слово (или фраза). В таблицу сначала вписывалось по строкам ключевое слово, причем повторяющиеся буквы отбрасывались. Затем эта таблица дополнялась не вошедшими в нее буквами алфавита по порядку. Поскольку ключевое слово или фразу легко хранить в памяти, то такой подход упрощал процессы шифрования и расшифрования.

Поясним этот метод шифрования на примере. Для русского алфавита шифрующая таблица может иметь размер 4x8. Выберем в качестве ключа слово БАНДЕРОЛЬ. Шифрующая таблица с таким ключом показана на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Шифрующая таблица с ключевым словом БАНДЕРОЛЬ

При шифровании находят в этой таблице очередную букву открытого текста и записывают в шифртекст букву, расположенную ниже ее в том же столбце. Если буква текста оказывается в нижней строке таблицы, тогда для шифртекста берут самую верхнюю букву из того же столбца.

Например, при шифровании с помощью этой таблицы сообщения

ВЫЛЕТАЕМПЯТОГО

получаем шифртекст

ПДКЗЫВЗЧШЛЫЙСЙ

3. Квадрат Полибия

Система Цезаря не является старейшей. Возможно, что наиболее древней из известных является система греческого историка Полибия, умершего за 30 лет до рождения Цезаря. В Древней Греции (II в. до н.э.) был известен шифр, называемый “квадрат Полибия”.

Шаг 1: Формирование таблицы шифрования

К каждому языку отдельно составляется таблица шифрования с одинаковым количеством пронумерованных строк и столбцов, параметры которой зависят от его мощности. Берутся два целых числа, произведение которых ближе всего к количеству букв в языке — получаем нужное число строк и столбцов. Затем вписываем в таблицу все буквы алфавита подряд — по одной на каждую клетку. При нехватке клеток можно вписать в одну две буквы.

Латинский алфавит

В современном латинском алфавите 26 букв, следовательно таблица должна состоять из 5 строк и 5 столбцов, так как 25=5*5 наиболее близкое к 26 число. При этом буквы I, J не различаются, так как не хватает 1 ячейки:

	1	2	3	4	5
1	A	B	C	D	E
2	F	G	H	I	K
3	L	M	N	O	P
4	Q	R	S	T	U
5	V	W	X	Y	Z

Русский алфавит

Идею формирования таблицы шифрования проиллюстрируем для русского языка. Число букв в русском алфавите отличается от числа букв в греческом алфавите, поэтому размер таблицы выбран другой:

	1	2	3	4	5	6
1	А	Б	В	Г	Д	Е
2	Ё	Ж	З	И	Й	К
3	Л	М	Н	О	П	Р
4	С	Т	У	Ф	Х	Ц
5	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь
6	Э	Ю	Я

Возможен также другой вариант составления, предусматривающий объединение букв Е и Ё, И и Й, Ъ и Ь. В данном случае получаем следующий результат:

	1	2	3	4	5	6
1	А	Б	В	Г	Д	Е
2	Ж	З	И	К	Л	М
3	Н	О	П	Р	С	Т
4	У	Ф	Х	Ц	Ч	Ш
5	Щ	Ы	Ь	Э	Ю	Я

Используя подобный алгоритм таблицу шифрования можно задать для любого языка. Чтобы расшифровать закрытый текст необходимо знать, таблицей шифрования какого алфавита он зашифрован.

Шаг 2: Принцип шифрования

Существует несколько методов шифрования с помощью квадрата Полибия. Ниже приведены три из них.

Метод 1

Зашифруем слово "SOMETEXT":

Для шифрования на квадрате находили букву текста и вставляли в шифровку нижнюю от неё в том же столбце. Если буква была в нижней строке, то брали верхнюю из того же столбца. Таким образом после шифрования получаем:

Результат
До шифрования:	SOMETEXT
После шифрования:	XTRKYKCY

Метод 2

Сообщение преобразуется в координаты по квадрату Полибия, координаты записываются вертикально:

Таблица координат
Буква:	S	O	M	E	T	E	X	T
Координата горизонтальная:	3	4	2	5	4	5	3	4
Координата вертикальная:	4	3	3	1	4	1	5	4

Затем координаты считывают по строкам:

34 25 45 34 43 31 41 54

Далее координаты преобразуются в буквы по этому же квадрату:

Таблица координат
Координата горизонтальная:	3	2	4	3	4	3	4	5
Координата вертикальная:	4	5	5	4	3	1	1	4
Буква:	S	W	Y	S	O	C	D	U

Таким образом после шифрования получаем:

Результат
До шифрования:	SOMETEXT
После шифрования:	SWYSOCDU

4. Таблица Виженера

Неудобство рассмотренных выше шрифтов очевидно, т.к. в случае использования стандартного алфавита таблица частот встречаемости букв алфавита позволяет определить один или несколько символов, а этого иногда достаточно для вскрытия шифра (“Пляшущие человечки” Конан Дойля или “Золотой жук ” Эдгара По). Поэтому использовались различные приемы для того, чтобы затруднить дешифрование, например использование “таблицы Виженера”, которая представляет собой квадратную таблицу с числом строк и столбцов равным количеству букв алфавита. Чтобы зашифровать какое-либо сообщение выбирают слово - лозунг (например, “монастырь”) и надписывают его над сообщением с необходимым повторением.

Чтобы получить шифрованный текст, находят очередной знак лозунга, начиная с первого в вертикальном алфавите, а ему соответствующий знак сообщения в горизонтальном алфавите. На пересечении выделенных столбца и строки находим первую букву шифра. Очевидно, что ключом к такому шифру является используемый лозунг.

Лозунг: м о н а с т ы р ь м о н а с т ы р ь м о н

Исходный текст: р а с к и н у л о с ь м о р е ш и р о к о

Шифротекст: э о я к щ а п ы й ю й щ о в ч ф ш л ь ш ы

Таблица Виженера

Задание

Создать презентацию про вышеперечисленные алгоритмы
Зашифровать ФИО вышеперечисленными методами

1. Пиллсбери приобрела фирму которая производила новый высококачественный сорт мороженого
2. Реферат- Оформление и регистрация нотариальных документов
3. Пояснительная записка.html
4. Методические рекомендации для преподавателей к практическому занятию со студентами 5 курса фармацевтиче
5. Торонто
6. П ОГАРЕВА МЕДИЦИНСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
7. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов
8. История Франкского Королевства эпохи Меровингов
9. 09ю3 Ф
10. О правлении государей Фома Аквинский соединяет восходящие к Аристотелю представления о человеке как общес
11. Лицензионный договор о предоставлении права использования произведения
12. десяти століть з VIV ст
13. Реферат- Понятие святыни
14. Тема- Ідентифікація людини за ознаками зовнішності 1
15. Термическая обработка и термомеханическая обработка обсадных труб из стали 36Г2С
16. ОБУЧЕНИЕ ПАЦИЕНТА МЕТОДИКЕ «АЦИДОТЕСТ»
17. ПРИНЦИПЫ И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ
18. реферату- Основи теорії виникнення держави і праваРозділ- Історія теорія держави і права Основи теорії вин
19. тематики в 7 классе отводится 52 часа из расчета- 2 часа в неделю во IIIV четверти в том числе 6 ч для проведения ко
20. Теоретичні аспекти операційного радіобізнесу

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе

	1	2	3	4	5	6
1	А	Б	В	Г	Д	Е
2	Ё	Ж	З	И	Й	К
3	Л	М	Н	О	П	Р
4	С	Т	У	Ф	Х	Ц
5	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь
6	Э	Ю	Я

	1	2	3	4	5	6
1	А	Б	В	Г	Д	Е
2	Ж	З	И	К	Л	М
3	Н	О	П	Р	С	Т
4	У	Ф	Х	Ц	Ч	Ш
5	Щ	Ы	Ь	Э	Ю	Я

	1	2	3	4	5	6
1	А	Б	В	Г	Д	Е
2	Ё	Ж	З	И	Й	К
3	Л	М	Н	О	П	Р
4	С	Т	У	Ф	Х	Ц
5	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь
6	Э	Ю	Я

	1	2	3	4	5	6
1	А	Б	В	Г	Д	Е
2	Ж	З	И	К	Л	М
3	Н	О	П	Р	С	Т
4	У	Ф	Х	Ц	Ч	Ш
5	Щ	Ы	Ь	Э	Ю	Я

	1	2	3	4	5	6
1	А	Б	В	Г	Д	Е
2	Ё	Ж	З	И	Й	К
3	Л	М	Н	О	П	Р
4	С	Т	У	Ф	Х	Ц
5	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь
6	Э	Ю	Я

	1	2	3	4	5	6
1	А	Б	В	Г	Д	Е
2	Ж	З	И	К	Л	М
3	Н	О	П	Р	С	Т
4	У	Ф	Х	Ц	Ч	Ш
5	Щ	Ы	Ь	Э	Ю	Я