МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» Кафедра САПР ЗВІТ про виконання лабораторної роботи №6 на тему: «МЕТОДИ ШИФРУВАННЯ ТА ДЕШИФРУВАННЯ» З курсу «Проблемно-орієнтовані методи та засоби комп’ютерних інформаційних технологій» МЕТА РОБОТИ Мета роботи - простих методів шифрування та дешифрування інформації та їх особливостей. Прямі підстановки. У прямих підстановках кожний знак початкового тексту замінюється одним або декількома знаками. Одним з важливих підкласів прямих підстановок є моноалфавітні підстановки, в яких встановлюється взаємооднозначна відповідність між кожним знаком аі алфавіту повідомлень А і відповідним знаком hj зашифрованого тексту. Дуже простим прикладом перетворення секретної інформації є шифр Цезаря, який, за переказами, був використаний ще Юлієм Цезарем . Рядок знаків YGBPCGFBOQTGBUPQYBHQTBDCVVGTBUMKKPI є зашифрованою формою наступного повідомлення: WE NEED VORE SNOW FOR BETTER SKIING (Для кращого катання на лижах треба більше снігу). Шифр Цезаря фактично являє собою окремий випадок методу моноалфавітної підстановки букв одного алфавіту. Кожний знак Р з початкового алфавіту замінюється відповідним числом Р(Р), [р(А)=1, р(В)==2,. ... р(Z)=26, пропуск = 0]. Потім формується еквівалентне зашифроване число у з рівняння y(^)=p(Р) +2 (mod 27) (1) Таким чином, у(Т)=р(Т)+2=20+2=22, у(1)=р(1)+2=9+2=11 і т. д. Значення у потім заміняються відповідними їм буквами для отримання зашифрованого тексту. Проілюструємо шифрування методом підстановки шифром який не є шифром Цезаря. Початкове повідомлення: WE NEED MORE SNOW FOR BETTER SKIING. Ключ: вхід: bABCDEFGHIJKLMNOPQRTUVWXYZ вихід: VZHLANQRCWDXFOUSPBTIELGMbKY Зашифрований текст: МNVUNNAVOSTNVIUSMVQSTVHNEENTVIXWWUR Зашифроване повідомлення отримано таким чином. Беремо знак з початкового повідомлення в рядку ВХІД ключа і замінюємо його відповідним знаком з рядка ВИХІД. Цей метод підстановки, хоч до деякої міри і є ефективним для заплутування при випадковому прочитанні, не зможе надовго зупинити досвідченого промислового шпигуна, оскільки він легко піддається здійснюваному за допомогою ЕОМ частотному аналізу зустрічності букв і пар букв. Всі методи моноалфавітної підстановки можна представити як числові перетворення букв початкового тексту, що розглядаються як числа. Кожна буква в тексті множиться на деяке число (назване десятковим коефіцієнтом) і додається до деякого іншого числа (коефіцієнту зсуву) с=(aP+s) mod K (2) де: а - десятковий коефіцієнт; s - коефіцієнт зсуву. Результуюче число зменшується за правилом віднімання модуля K, де K - розмір алфавіту, і зашифрований текст формується із відповідних йому алфавітних еквівалентів. Неважко пересвідчитися, що рівняння (1) для шифру Цезаря є фактично рівнянням (2) з а =1, s=2, і K=27. Існують машини, що мають команду ТРАНСЛЮВАТИ, яка забезпечує дуже легкі для використання шифри підстановки. Наприклад, на ІВМ 370 користувач встановлює таблицю з 256 байтів. Двійкове значення кожного байта, яке користувач хоче зашифрувати, використовується як індекс в таблиці для пошуку відповідного перетвореного байта. Це перетворення здійснюється за одну машинну команду. Багатоалфавітні підстановки. Проста багатоалфавітна підстановка послідовно і циклічно міняє алфавіти, що використовуються. При u-алфавітній підстановці знак т1, з початкового повідомлення замінюється знаком з алфавіту В1, т2 відповідним з алфавіту В2. .., ті - знаком з алфавіту Ві, mі+1 знову з алфавіту В1 і т. д. ВХІДНИЙ ЗНАК: m1,m2,m3,m4,m5,m6,m7 АЛФАВІТ ПІДСТАНОВКИ: B1,B2,B3,B4,B5,B1,B2,. Ефект використання багатоалфавітної підстановки полягає в тому, що забезпечується маскування природної частотної статистики початкової мови L, оскільки конкретний знак з алфавіту А може бути перетворений в декілька різних знаків шифрувального алфавіту В. Рівень захисту, що забезпечується теоретично, пропорційний довжині періоду в послідовності алфавітів, що використовуються. Як приклад приведемо використання ключа во...