4 вариант. Лабораторная работа Методы защиты информации. Шифр простой перестановки. Цель работы Выполнить шифрование заданного сообщения простейшим шифром перестановок и выполнить проверку правильности шифрования.
 Скачать 174.13 Kb.
|
|
Лабораторная работа № Методы защиты информации. Шифр простой перестановки. Цель работы Выполнить шифрование заданного сообщения простейшим шифром перестановок и выполнить проверку правильности шифрования. Теоретическая часть Шифр (cipher) – совокупность алгоритмов или отображений открытой информации, представленной в формализованном виде, в недоступный для восприятия шифрованный текст (также представленный в формализованном виде, который зависит от внешнего параметра (ключа. Не зная ключа, невозможно по шифрованной информации определить открытую информацию, а по шифрованной и открытой информации – ключ. Ключ (key) – некоторый неизвестный параметр шифра, позволяющий выбрать для шифрования и расшифрования конкретное преобразование из всего множества преобразований, составляющих шифр. Открытый текст (plain text) – массив незашифрованных данных. Шифртекст (ciphertext) – массив зашифрованных данных. Шифрование (Encoding) – процесс создания шифрованного текста при наличии ключа. Шифратор – аппарат или программа, реализующая шифр. СКЗИ – средство криптографической защиты информации. Дешифрование (Decoding) – восстановление открытого текста или ключа из шифрованнного текста. Существует два основных способа, с помощью которых взламываются системы шифрования – brute force (грубая сила – статистический анализ (statistical analysis). Атаки типа brute force являются самыми простыми по реализации, но требуют больших затрат времени. Они сводятся к попыткам перебрать всевозможные ключи шифрования до тех пор, пока данные не будут расшифрованы. По существу это отгадывание значения ключа шифрования. Шифр блочный (block cipher) – данные шифруются порциями одинакового размера, называемыми блоками, и результат зашифрования очередного блока зависит только от значения этого блока и от значения ключа шифрования, и не зависит от расположения блока в шифруемом массиве и от других блоков массива. Шифр потоковый (stream cipher, general stream cipher) – результат зашифрования очередной порции данных зависит от самой этой порции и от всех предыдущих данных шифруемого массива. В важном частном случае он зависит от самой порции данных и от ее позиции в массиве и не зависит от значения предшествующих и последующих порций данных. Иногда данное условие дополняют требованием, что за один шаг шифруется элементарная структурная единица данных – бит, символ текста или байт. Шифр перестановок Шифр перестановок – заключается в перестановках структурных элементов шифруемого блока данных – битов, символов, цифр /P - permutation/. Шифр простой перестановки является одним из простейших блочных шифров. Исходное сообщение (открытый текст) разбивается на блоки равного размера. Если размер текста не кратен размеру блока, вконец сообщения дописывают пробелы, чтобы число знаков в сообщении было кратно размеру блока. Далее в каждом из блоков (независимо от остальных блоков) символы открытого текста меняются местами. Правило выполнения перестановки и является ключом к шифру. Данный вариант шифра не является стойким, поскольку размер ключа существенно меньше размера текста. Кроме того, в зашифрованном тексте сохраняются статистические зависимости между символами. Например, частота появлений отдельных символов в открытом тексте и шифртексте остается постоянной, что облегчает подбор ключа (те. взлом шифра. Пример использования шифра перестановок Исходное сообщение "МАМА МЫЛА РАМУ" Перестановка Вместо Подставить 1 2 2 4 3 1 4 3 Размер блока 4 символа (в перестановке участвуют 4 последовательных символа. Длина текста 14 символов (размер сообщения не является кратным размеру блока. Разбиение открытого текста на блоки (с добавлением пробелов, для наглядности пробелы изображены символами подчеркивания МАМАМ Ы ЛАРА М У _ блок 1) блок 2) блок 3) блок 4) Перестановка в блоке 1: Открытый текст Символ МАМА Позиция 1 2 3 4 Шифртекст: Символ А А ММ Позиция 2 4 1 3 Перестановка А А ММ МЛ Ы _ А АРУ М _ блок 1) блок 2) блок 3) блок 4) Шифртекст: "ААМММЛ Ы ААР УМ" Для расшифровки сообщения необходимо применить обратную перестановку. Прямая перестановка 1→2, 2→4, 3→1, 4→3 Обратная перестановка 1→3, 2→1, 3→4, 4→2 Например, для шифртекста "УААРУА М" = "УААР" (блок 1) + "УА М" (блок 2) Можно получить исходный открытый текст "АУРА УМА" Порядок выполнения лабораторной работы 1. Определить размер открытого текста и размер блока. 2. Дополнить, при необходимости, сообщение пробелами до размера, кратного блоку. 3. Переставить символы в блоках местами согласно варианта таблицы перестановок. 4. Составить шифртекст исходного сообщения. 5. Сравнить частоту появления отдельных символов в открытом тексте и шифртексте. 6. Расшифровать заданный шифртекст с использованием таблицы перестановки. Варианты заданий Содержание отчета о лабораторной работе • номер группы, ФИО, дата выполнения работы • исходное сообщение • ключ шифра (правило перестановки • шифртекст; • сравнение частоты появление символов в открытом тексте и шифртексте; • расшифровка заданного шифртекста. Пример отчета Исходное сообщение "МАМА МЫЛА РАМУ" Перестановка Вместо Подставить 1 2 2 4 3 1 4 3 Размер открытого текста 14 символов Размер блока 4 символа Необходимо дополнить открытый текст двумя пробелами (14 символов + 2 пробела = 16 символов = 4 блока * 4 символа/блок ) Шифртекст для исходного сообщения "ААМММЛ Ы ААР УМ" Сравнение частот символов в открытом тексте и шифртексте: Открытый текст Шифртекст Символ Частота Символ Частота А 4 А 4 ММ Л 1 Л 1 Р 1 Р 1 У 1 У 1 Ы 1 Ы 1 Вывод частоты появления символов в открытом тексте и шифртексте совпадают Открытый текст зашифрованного сообщения "УААРУА М" → "АУРА УМА" |