Учбово-методичний посібник для виконання лабораторних робіт з дисципліни „Основи теорії криптографії і криптоаналізу”, страница 31

Ключ

З

А

Я

Ц

Ь

З

А

Я

Ц

Ь

З

А

Я

Ц

Ь

З

А

Шифртекст

Н

А

У

Б

Н

Ь

_

З

З

Р

Ц

Р

К

Ц

Т

П

Ї

Початковий текст

З

А

Х

И

С

Т

__

І

Н

Ф

О

Р

М

А

Ц

І

Ї

Порядок виконання лабораторної роботи

1.  Вивчити схему алгоритму Віженера.

2.  В додатку №1 вибрати завдання відповідно до номеру студента в журналі.

3.  Зашифрувати поданий текст алгоритмом Віженера.

4.  Скласти звіт, у який включити початкові дані, опис послідовності дій шифрування, кінцевий результат і відповіді на контрольні запитання.

Контрольні питання.

1.  Принцип шифрування з використанням системи Віженера.

2.  Де знайшла застосування система шифрування Віженера?

3.  Які недоліки системи Віженера?

4.  Принцип побудування таблиці Віженера.

2.4.  Лабораторна робота №4. Шифрування методом Гронсфельда.

Тема роботи: Шифрування методом Гронсфельда.

Ціль: Відпрацювати принцип на якому засновані багатоалфавітні шифри на прикладі шифру Гронсфельда. Провести ручне і машинне (програмне) шифрування тесту.

Загальні відомості

Багатоалфавітні шифри відрізняються від одноалфавітних тим, що одному символу відкритого тексту в різних позиціях може відповідати декілька різних символів в залежності від ключа. Ця особливість значно посилює криптостійкість шифрів при статистичному аналізі, тому що розподілення частот символів в шифртексті стає більш однорідним.

Теоретичні відомості.

Шифр Гронсфельда складається в модифікації шифру Цезаря числовим ключем. Для цього під повідомленням пишуть ключ, а якщо ключ коротше повідомлення, то його повторюють циклічно. Шифровку одержують подібно до шифру Цезаря, але відраховуючи не обов'язково тільки третю букву за алфавітом, а ту, котра зрушена на відповідну цифру ключа. Так, застосовуючи як ключ групу з трьох початкових цифр числа (а саме 314) одержуємо шифровку:

Щоб зашифрувати першу букву повідомлення Ц використовуючи першу цифру ключа 3, відраховується третя один по одному від Ц в алфавіті буква Ц-Ч-Ш-Щ і виходить буква шифровки Щ. Шифр Гронсфельда має велику кількість модифікацій, що претендують на його поліпшення, від курйозних, начебто запису тексту шифровки буквами іншого алфавіту, до нежартівливих, як подвійне шифрування різними ключами. Крім цих шифрів, найчастіше використовувався шифр простої заміни, що полягає в заміні кожної букви повідомлення на відповідну їй букву шифру. Такий шифр, популярний серед школярів, є простим кодом і розкриття його можливе при довжині шифровки усього в 20—30 букв, а при довжинах тексту понад 100 символів являє собою дуже просту, але захоплюючу задачу[16].

Сформулюємо алгоритм шифрування:

1.  Перетворити вхідне повідомлення і код до цифрової форми, для чого замість символів повідомлення і коду (якщо він не числовий) записати послідовність їх порядкових номерів у заданому алфавіті.

2.  Розширити код шляхом циклічного повторення так, щоб його довжина дорівнювала довжині вхідного повідомлення.

3.  Скласти відповідні члени послідовностей повідомлення і коду.

4.  Замінити отримані числа на символи заданого алфавіту (аналогічно до п.1). Якщо число більше ніж довжина алфавіту, від нього потрібно відняти довжину алфавіту.

Розберемо на прикладі:

Зашифруємо слово : КАВУН

Код шифрування чотиризначний : 2321

Визначимо оригінальні номери символів у вихідному тексті

К – 14

А – 1

В – 3

У – 23

Н – 17

Застосуємо код : К (14+2=16) => М

А (1+3=4) => Г

В (3+2=5) => Д

У (21+1=22) => Ф

Н (17+2=19) => П

У результаті одержуємо заміну вихідного повідомлення КАВУН на шифровку

МГДФП

Порядок виконання лабораторної роботи:

У додатку №1 подані завдання до цієї лабораторної роботи. У роботі необхідно:

1.  Вручну згідно з таблицею завдань зашифрувати вхідне повідомлення шифром Гронсфельда.

2.  Програмно згідно з таблицею завдань зашифрувати вхідне повідомлення шифром Гронсфельда.

3.  Скласти звіт, у який включити початкові дані, опис послідовності дій шифрування, кінцевий результат і відповіді на контрольні запитання.

Завдання для зашифровки студенти вибирають відповідно до порядкового номеру у списку групи.

Контрольні питання:

1.  До якого класу належить шифр Гронсфельда?

2.  В чому різниця шифрів простої і складної заміни?

3.  Чи зберігається частотна характеристика символів шифртексту після криптоперетворення за методом Гронсфельда?

4.  Окремим випадком якої системи шифрування є шифр Гронсфельда?

5.  Чи є шифр Гронсфельда надійним з криптографічної точки зору?

2.5.  Лабораторна робота № 5. Державний стандарт шифрування DES.

Тема роботи: Державний стандарт шифрування DES.

Ціль роботи: Відпрацювати шифрування алгоритмами збивання. На прикладі DES здійснити шифрування. Усвідомити сильні сторони в застосуванні даного методу шифрування.

Загальні відомості

Алгоритм DES був державним стандартом США і здійснює шифрування 64-бітових блоків даних за допомогою 64 – бітового ключа. Процес шифрування полягає в початковій перестановці бітів 64-бітового блоку і 16 циклах шифрування, а розшифрування – 16 циклах розшифрування і у кінцевій перестановці бітів.

Теоретичні відомості

Слід відразу зазначити, що всі таблиці, що приводяться, є стандартними і повинні включатися в реалізацію алгоритму DES у незмінному вигляді. Усі перестановки і коди в таблицях підібрані розроблювачами таким чином, щоб максимально заважати процесу дешифрування шляхом підбора ключа.