МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” Кафедра КСА
Звіт до лабораторної роботи №1 На тему: ”Дослідження змісту криптографічних перетворень на прикладі вибраних історичних шрифтів” Львів – 2009 Мета: Вивчення історичних шифрів заміни та перестановок. Отримати навики роботи з шифрами в пакеті CrypTool. Навчитися проводити шифрування і дешифрування тексту, застосовувати набуті знання для комп’ютерного аналізу текстової інформації. 1. КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ Криптографія – термін утворений з двох грецьких слів: kryptós - "тайний", gráphein –"письмо". Традиційним завданням криптографії було забезпечення конфіденційності текстової інформації, тобто приховування її семантичного змісту шляхом шифрування. Схему традиційного (симетричного) шифрування (рис.1) можна описати використовуючи п’ять основних понять: Відкритий або явний текст (ang. Plaintext, скорочення - P) – це вихідний текст чи дані, які подаються на вхід алгоритму шифрування. Алгоритм шифрування (ang. Enkryption, akronim - E) – це процес спеціальних криптографічних перетворень, який виконується над символами відкритого тексту. Таємний ключ (ang. Key, akronim - K) – це параметр, який також подається на вхід алгоритму шифрування і є необхідний для безперешкодного здійснення шифрування текстів. Шифрований текст або шифрограма – це перетворене повідомлення, яке одержують в результаті шифрування і яке залежить від відкритого тексту та таємного ключа (одне і те ж саме повідомлення шифроване двома різними ключами дає різні шифротексти). Алгоритм дешифрування (ang. Dekryption, akronim - D) – це процес зворотних щодо шифрування перетворень, тобто вхідною інформацією є шифротекст і той самий таємний ключ, що використовувався для шифрування, а результатом відновлений відкритий текст.
Рис.1. Узагальненя схема традиційного шифрування Є два основні методи, криптографічних перетворень: Підстановки (ang. substitution) – полягає на заміні символів відкритого тексту на інші символи того самого або іншого алфавіту. Перестановок (transposition or permutation) – полягає на перемішуванні символів відкритого тексту, отже шифрограма містить лише ті символи і в тій самій кількості, що і вихідний явний текст. Одержання відкритого повідомлення із шифрованого без наперед відомого ключа називається взламанням шифру, на відміну від дешифрування – коли ключ відомий. Ламання шифру без знання ключа з метою оцінки його досконалості, тобто його криптологічної стійкості є предметом дисципліни під назвою криптоаналіз, що поряд із криптографією є складовою більш загальної дисципліни – криптології. Однією із важливих характеристик шифру є число його можливих ключів, оскільки взлом шифру може здійснюватися перебором можливих ключів. 2. ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ РОБОТИ 1. Зашифрувати і розшифрувати текст наданий викладачем за допомогою алгоритму Цезаря. Ключ – літера в латинського алфавіту, позиція якої визначається номером прізвища студента в журналі викладача. Провести частотний аналіз і визначити ентропію. Вхідний текст
Зашифрований текст. Використаній ключ – H ([ім’я автора приховано], 4й в списку)
Ентропія
Гістограма шифрованого тексту
Гістограма вихідного тексту
По гістограмі видно що пік частоти появи символів зсунувся в право на 7 порзицій. 2. Зашифрувати і розшифрувати текст наданий викладачем за допомогою алгоритму Rot-13. Провести частотні аналізи і визначити ентропії. Зашифрованій текст
Ентропія вихідного тексту/зашифрованого


Частота появи знаків вихідного тексту.
Частота появи символів зашифрованого тексту По гістограмі видно що пік частоти повторень знаків зсунувся вліво на 14 позицій. Шифрування відносно безпечне. 3. Зашифрувати і розшифрувати текст наданий викладачем за допомогою алгоритму Віженера. Ключ – прізвище студента в латинській транслітерації. Провести частотні аналізи і визначити ентропії. (ключ [ім’я автора приховано]) Ентропія до і після шифрування

Зашифрований текст
Гістограма вихідного тексту (див. пункт 2) Гістограма зашифрованого тексту
По гістограмі видно що частота появи знаків розкидана. Шифр більш безпечний. 4. Зашифрувати і розшифрувати текст наданий викладачем за методом перетановки. Ключ – прізвище студента в латинській транслітерації. Провести частотні аналізи і визначити ентропії. (ключ [ім’я автора приховано]) Ентропія

Шифрований текст
Гістограма шифрованого тексту
Пік частоти появи символів зсунутий вліво на 5 позицій. Висновок: на даній лабораторній роботі я ознайомився із методами шифрування історичними шрифтами. Вони прості ц використанні але також їх відносно легко зламати.