11 03.03.2017

Министерство образования и науки РФ

Госуниверситет – УНПК

Кафедра ЭВТИБ

Введение в специальность

Практическая работа № 7

Основы криптографии. Усложнённые шифры

Краткие теоретические сведения

I. Шифр колонной замены. Для шифрования знаков текста составляется таблица замены. Первая колонка – буквы алфавита. Затем идут колонки по количеству знаков сообщения. В каждой колонке буквы перемешаны в хаотическом порядке. Замена 1 буквы сообщения – из 1 колонки. 2 буквы – из 2 колонки и т. д. В результате в криптограмме нарушаются статистические связи, присущие буквам алфавита данного языка. Ключом является набор букв в колонках. Число возможных ключей для этой системы с использованием русского языка (32!)^l, где l – длина сообщения. Буква Ё не используется. С увеличением длины сообщения l число ключей неограниченно растёт. Стойкость шифра высокая. Пример: Сообщение: ДИВИЗИЯ.

Криптограмма: ИВВЖБХВ.

Аналогично можно присвоить буквам номера и так же их заменять.

II. Шифр со сдвигом по дате. Здесь буквы также заменяются, но более чем одной буквой или символом. Например, А может быть представлена как Т, Р, или Е. Одно и то же слово в тексте может быть написано по-разному. Предлагаемый шифр, возможно, труднее в работе, но его и труднее раскрыть.

1) Запишем какую-либо дату в виде числа. Например, 23 декабря 2005 года (ваш день рождения) пишется: 23.12.05. или 231205.

2) Принцип шифрования. Исходный текст: КЛЮЧОМ БУДЕТ ДАТА.

Пишем над текстом цифры даты:

2 3 1 2 0 5 2 3 1 2 0 5 2 3 1

К Л Ю Ч О М Б У Д Е Т Д А Т А

Цифра над каждой буквой показывает, на сколько букв надо сдвинуть эту букву сообщения. Над первой буквой К стоит цифра 2. Значит, надо заменить К на букву, сдвинутую в алфавите на 2 позиции, то есть М. Над следующей буквой Л стоит цифра 3, тогда в криптограмме на этом месте будет буква, расположенная на 3 позиции дальше – О. Далее, шифруя текст, получаем:

МОЯЩОСГЦЁЖТИВХБ.

Этот шифр трудно раскрыть, т. к. для каждой буквы используется алфавит, как бы сдвинутый на разное количество букв. Первая буква сдвигается на 2 позиции, вторая – на 3, пятая не сдвигается…

В данном примере буква А шифруется в одном случае буквой В, в другом – буквой Б. Буква Т сначала не меняется, а потом заменяется буквой Х.

Для расшифрования адресат пишет дату и криптограмму:

2 3 1 2 0 5 2 3 1 2 0 5 2 3 1

М О Я Щ О С Г Ц Е З Т Й В Х Б.

Далее заменяет буквы в обратном порядке.

Можно использовать текущую дату в качестве ключа, который будет меняться каждый день. Частая смена ключа ещё больше затруднит криптоанализ.

III. Гомофонический шифр. Здесь буквы заменяются числами, но не всегда одной букве соответствует одно число. В этом шифре одной букве может соответствовать много чисел.

Часто используемые буквы можно заменять множеством разных чисел. Те, которые применяются в языке реже – несколькими числами, а самые редко встречающиеся, например, Ф – всего одним числом.

Алфавит пишется в верхней строке таблицы. Под каждой буквой размещаются одно или несколько чисел. Если надо зашифровать Е, то ставят любое число под этой буквой. Использование каждый раз другого числа для одной и той же буквы делает невозможным определение положения букв Е. Пример таблицы:

А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	З	И	Й	К	Л	М	Н	О	П	Р	С	Т	У	Ф	Х	Ц	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь	Э	Ю	Я
23	36	08	51	13	06	46	00	39	34	09	24	20	17	18	12	48	11	45	03	01	16	80	88	87	97	19	02	04	69	96	32
27	52	28	64	21	33		14	67		42		25	31	22	15	56	35	60	10							40	05	07		49
37		47		50	70			72		54		30	71	26	29	68	41	65										98
44		61			75			81		66		59	73	38		76	55	79
58		82			77			90					83	43		86	78	92
62		94			85			95					84	53		91	93	99
74					89									57
														63

Пример шифрования текста ПОМОГУ ПОЛОТЬ ОГОРОД.

Обратите внимание, что в тексте семь букв О. При использовании простых шифров замены они все, скорее всего, будут заменены на какую-то одну букву, что облегчит противнику криптоанализ. Используя вместо О каждый раз другое число, получаем: