МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ І СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” Кафедра ЕОМ / Лабораторна робота №1 на тему: “Шифр моноалфавітної заміни (шифр Цезаря)” з дисципліни: “Захист інформації в комп'ютерних мережах” Мета роботи: ознайомитись з основами класичної техніки шифрування - шифрами моноалфавітної заміни, та типовим прикладом шифрів даного виду - шифром Цезаря. Номер у списку - 2 Теоретичні відомості При використанні моноалфавітної заміни окремі букви відкритого тексту заміняються іншими буквами або числами або якимись іншими символами. Якщо відкритий текст розглядається як послідовність бітів, то підстановка зводиться до заміни заданих послідовностей бітів відкритого тексту заданими послідовностями бітів шифрованого тексту. Найдавнішим і найпростішим з відомих підстановочних шифрів є шифр, що використовувався Юлієм Цезарем. У шифрі Цезаря кожна буква алфавіту замінюється буквою, що перебуває на три позиції далі в цьому ж алфавіті. Найпростіше побачити це на прикладі. Відкритий текст: meet me after the toga party Шифрований текст: PHHW PH DIWHU WKH WRJD SDUMB Зверніть увагу на те, що алфавіт вважається "циклічним", тому після Z іде А. Визначити перетворення можна, перелічивши всі варіанти, як показано нижче. Відкритий текст: a b c d e f g h I j k l m n o p q r s t u v w y z Шифрований текст: D E F G H I J K L M N O P Q R S T U W Y Z Якщо кожній букві призначити числовий еквівалент (а = 1, b = 2 і т.д.), то алгоритм можна показати наступними формулами. Кожна буква відкритого тексту р заміняється буквою шифрованого тексту З: C = E(p) = (p+3) mod (26) У загальному випадку зміщення може бути будь-яким, тому узагальнений алгоритм Цезаря записується формулою C = E(p) = (p+k) mod (26) де к приймає значення в діапазоні від 1 до 25. Алгоритм дешифрування також простий: p = D(C) = (C - k) mod (26) Якщо відомо, що певний текст був шифрований за допомогою шифру Цезаря, то за допомогою простого перебору всіх варіантів розкрити шифр дуже просто - для цього досить перевірити 25 можливих варіантів ключів. На рис. 1 показані результати застосування цієї стратегії до зазначеного вище повідомлення. У цьому випадку відкритий текст розпізнається в третьому рядку. Застосування методу послідовного перебору всіх можливих варіантів виправдано наступними трьома важливими характеристиками даного шифру. Відомі алгоритми шифрування й дешифрування. Необхідно перебрати всього 25 варіантів. Мова відкритого тексту відома та легко розпізнається. Хід роботи Для розробки програми для шифрування тексту методом Цезаря використано середовище Eclipce і фреймворк JavaFX. Для шифрування потрібно ввести повідомлення, ввести ключ (в даному випадку це номер варіанту 2) і натиснути кнопку Шифрувати. Після чого отрумуємо результат. (рис. 1) / Рис. 1. Вікно програми. / Рис. 2. Вікно програми, дешифрування. (MainOverviewController.java) package application; import java.util.stream.IntStream; import javafx.fxml.FXML; import javafx.scene.control.Alert; import javafx.scene.control.Button; import javafx.scene.control.TextField; import javafx.scene.control.Alert.AlertType; public class MainOverviewController { @FXML private TextField message; @FXML private TextField key; @FXML private TextField result; @FXML private Button cipher; @FXML private Button decipher; @FXML public void onCipherButtonClick(){ if(key.getText().equals("")){ Alert alert = new Alert(AlertType.ERROR); alert.setTitle("Error"); alert.setHeaderText("Не заповнені всі поля"); alert.setContentText("Заповніть, будь ласка, всі поля."); alert.showAndWait(); }else{ String messageFromField = message.getText(); int keyFromField = Integer.valueOf(key.getText()); char[] chars = messageFromField.toCharArray(); for (int i = 0; i < chars.length; i++) { if(chars[i]==' '){ chars[i]= ' '; }else if(chars[i]<'а'&&((chars[i]+keyFromField)>'Я')){ chars[i]-=32; chars[i]+=keyFromField; }else if(chars[i]+keyFromField>'я'){ chars[i]-=32; chars[i]+=keyFromField; }else{ chars[i]+=keyFromField; } } result.setText(new String(chars)); } } @FXML public void onReCipherButtonClick(){ if(key.getText().equals("")){ Alert alert = new Alert(AlertType.ERROR); alert.setTitle("Error"); alert.setHeaderText("Не заповнені всі поля"); alert.setContentText("Заповніть, будь ласка, всі поля."); alert.showAndWait(); }else{ String messageFromField = message.getText(); int keyFromField = Integer.valueOf(key.getText()); char[] chars = messageFromField.toCharArray(); for (int i = 0; i < chars.length; i++) { if(chars[i]==' '){ chars[i]= ' '; }else if(chars[i]<'а'&&((chars[i]-keyFromField)<'А')){ chars[i]+=32; chars[i]-=keyFromField; }else if((chars[i]-keyFromField<'а')&&(chars[i]>='а')){ chars[i]+=32; chars[i]-=keyFromField; }else{ chars[i]-=keyFromField; } } result.setText(new String(chars)); } } } (Main.java) package application; import javafx.application.Application; import javafx.fxml.FXMLLoader; import javafx.stage.Stage; import javafx.scene.Scene; import javafx.scene.control.ScrollPane; import javafx.scene.layout.AnchorPane; import javafx.scene.layout.BorderPane; public class Main extends Application { @Override public void start(Stage primaryStage) { try { FXMLLoader loader = new FXMLLoader(); loader.setLocation(Main.class .getResource("MainOverview.fxml")); AnchorPane anchorPane = (AnchorPane)loader.load(); Scene scene = new Scene(anchorPane); scene.getStylesheets().add(getClass().getResource("application.css").toExternalForm()); primaryStage.setScene(scene); primaryStage.show(); } catch(Exception e) { e.printStackTrace(); } } public static void main(String[] args) { launch(args); } })