МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
ВИВЧЕННЯ ТА РЕАЛІЗАЦІЯ ШИФРІВ ПЕРЕСТАНОВКИ. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ № 1 З ДИСЦИПЛІНИ “КРИПТОГРАФІЧНІ СИСТЕМИ ТА ПРОТОКОЛИ” для студентів базового напряму 6.170101 “Безпека інформаційних і комунікаційних систем” Затверджено на засiданнi кафедри “Безпека інформаційних технологій”, протокол № від 2012 р. Львів – 2012 Вивчення та реалізація шифрів перестановки: Методичні вказівки до лабораторної роботи №2 з дисципліни “Криптографічні системи та протоколи” для студентів базового напряму 6.170101 “Безпека інформаційних і комунікаційних систем” /Укл.: А.Е.Лагун, А.В.Петришин - Львів: НУЛП 2012. - 8 с. Укладачі: А.Е.Лагун, к.т.н., доцент А.В.Петришин, асистент Відповідальний за випуск: Л.В. Мороз, к.т.н., доцент. Рецензент: В.М.Максимович, д.т.н., професор. Мета роботи - навчитися розробляти програмне забезпечення для реалізації шифрів перестановки. 1. ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ Шифри перестановки зберігають всі букви відкритого тексту, але розміщують їх у криптотексті в іншому порядку. Спочатку розглянемо матричний шифр обходу. Повідомлення записується рядками у вигляді прямокутної матриці. Криптотекст формується зчитуванням букв із матриці у зміненому порядку, а саме, стовпчиками. При цьому послідовність, у якій зчитуються стовпчики, визначається ключем. Ключ задається у вигляді ключового слова, що легко запам'ятовується. Порядок зчитування стовпчиків збігається з алфавітним порядком букв ключового слова. Наприклад, Повідомлення: ЗАРПЛАТУ БУДЕ ВИПЛАЧЕНО НА ДРУГИЙ ТИЖДЕНЬ Ключове слово: Компас З А Р П Л А  Т У Б У Д Е  В И П Л А Ч  Е Н О Н А Д  Р У Г И Й Т  И Ж Д Е Н Ь  Компас ( 243516 Криптотекст: АУИНУЖПУЛНИЕРБПОГДЛДААЙНЗТВЕРИАЕЧДТЬ Необхідно зазначити, що в наш час вживання як ключа для будь-якого шифру зручних для запам'ятовування ключових слів є досить ризикованим через словникову атаку. Найпростіший варіант цього методу криптоаналізу полягає в укладанні списку із, скажімо, 100000 найвживаніших ключових слів, включно із географічними назвами та екзотичними термінами. Наступним шифром перестановки розглянемо шифр Кардано. Це блоковий шифр з періодом l= k2, де k парне число. Ключем є вирізаний із паперу в клітинку квадрат розміру k на k, що складається з k2 клітинок, четверту частину яких, цебто k2/4, прорізують.                    Наведемо приклад для k=4, причому квадрат розділено пунктиром, а контури чотирьох прорізаних клітинок виділено суцільною лінією. Нехай потрібно зашифрувати блок повідомлення у якому k2 літер Криптотекст записують на папері в клітинку в квадраті k на k. Процедура займає чотири кроки. На першому кроці на аркуш, на якому буде записуватися криптотекст, накладають ключ і вписують перші k2/4 літер повідомлення у прорізані клітинки, починаючи з верхнього рядка. На другому кроці ключ повертають на 90 градусів за годинниковою стрілкою відносно центру квадрату і у прорізані клітинки вписують наступні k2/4 літер повідомлення. Подібним чином виконують третій і четвертий кроки - щоразу ключ повертають на 90 градусів і у нові позиції прорізаних клітинок вписують чергові k2/4 літер повідомлення. Ключ має бути виготовлений таким способом, щоб при повороті прорізані у ключі клітинки попали на вільні клітинки аркуша, і в жодному разі не наклалися на клітинки вже заповнені на попередніх кроках. В результаті після четвертого кроку всі k2 літер блоку повідомлення виявляються розміщеними в деякому порядку у квадраті k на k. Зчитавши їх рядками, отримують криптотекст. Наприклад, зашифруємо повідомлення: к о з и  с и т і  с і н о  ц і л е   Повідомлення   к    о   з      и     Крок №1 с    и       т      і   Крок №2  с      і   н    о      Крок №3 ц с с к  и і о і  з н т л  о и е і   ...