Практическая работа. Практическая работа 9 Шифрование методом Цезаря и Виженера Цель работы
 Скачать 467.14 Kb.
|
|
Практическая работа №9 «Шифрование методом Цезаря и Виженера» Цель работы: 1 Знакомство с простейшими приемами шифрования и дешифрования текстовой информации; 2 Изучить методы шифрования многоалфавитной замены. Симметричное шифрование (шифрованием с закрытым ключом), при котором ключ для шифрования и дешифрования представляет собой один и тот же ключ (на обыденном уровне – просто пароль). В методе шифрования с секретным или симметричным ключом имеется один ключ, который используется как для шифрования, так и для расшифровки сообщения. Такой ключ нужно хранить в секрете. Это затрудняет использование системы шифрования, поскольку ключи должны регулярно меняться, для чего требуется их секретное распространение. Наиболее популярные алгоритмы шифрования с секретным ключом Крайне простой пример симметричного шифрования – это подстановочный шифр. Подстановочный шифр заменяет каждую часть информации другой информацией. Чаще всего это достигается смещением букв алфавита. Алгоритм состоит в том, чтобы сдвинуть алфавит, а ключ – это число букв, на которое произведено смещение. Шифр Цезаря, также известный как шифр сдвига, код Цезаря или сдвиг Цезаря — один из самых простых и наиболее широко известных методов шифрования Шаг шифрования или сдвиг — это число, которое указывает на сколько позиций мы будем смещаться влево или вправо по алфавиту. Часто сдвиг называют ключом. Шифр Цезаря — это вид шифра подстановки, в котором каждый символ в открытом тексте заменяется символом, находящимся на некотором постоянном числе позиций левее или правее него в алфавите. Например, в шифре со сдвигом вправо на 3, А была бы заменена на Г, Б станет Д, и так далее.  Шифр Цезаря со сдвигом на 3: A заменяется на D B заменяется на E и так далее Z заменяется на C Шифрование с использованием ключа k = 3. Буква «Е» «сдвигается» на три буквы вперёд и становится буквой «З». Твёрдый знак, перемещённый на три буквы вперёд, становится буквой «Э», буква «Я», перемещённая на три буквы вперёд, становится буквой «В», и так далее:  Оригинальный текст:  Шифрованный текст получается путём замены каждой буквы оригинального текста соответствующей буквой шифрованного алфавита:   Шифр Виженера Таблица ВИЖЕНЕРА   Метод полиалфавитного шифрования буквенного текста с использованием ключевого слова.  В шифре Цезаря каждая буква алфавита сдвигается на несколько позиций; например в шифре Цезаря при сдвиге +3, A стало бы D, B стало бы E и так далее. Шифр Виженера состоит из последовательности нескольких шифров Цезаря с различными значениями сдвига. Для зашифровывания может использоваться таблица алфавитов, называемая tabula recta или квадрат (таблица) Виженера. Применительно к латинскому алфавиту таблица Виженера составляется из строк по 26 символов, причём каждая следующая строка сдвигается на несколько позиций. Таким образом, в таблице получается 26 различных шифров Цезаря. На каждом этапе шифрования используются различные алфавиты, выбираемые в зависимости от символа ключевого слова. Например, предположим, что исходный текст имеет такой вид:  Человек, посылающий сообщение, записывает ключевое слово («LEMON») циклически до тех пор, пока его длина не будет соответствовать длине исходного текста:  Первый символ исходного текста A зашифрован последовательностью L, которая является первым символом ключа. Первый символ L шифрованного текста находится на пересечении строки L и столбца A в таблице Виженера. Точно так же для второго символа исходного текста используется второй символ ключа; то есть второй символ шифрованного текста X получается на пересечении строки E и столбца T. Остальная часть исходного текста шифруется подобным способом.  Расшифровывание производится следующим образом: находим в таблице Виженера строку, соответствующую первому символу ключевого слова; в данной строке находим первый символ зашифрованного текста. Столбец, в котором находится данный символ, соответствует первому символу исходного текста. Следующие символы зашифрованного текста расшифровываются подобным образом.  Квадрат Виженера, или таблица Виженера, также известная как tabula recta, может быть использована для шифрования и расшифровывания I. Задание: 1 Шифр Цезаря. Этот шифр реализует следующее преобразование текста: каждая буква исходного текста заменяется следующей после нее буквой в алфавите, который считается написанным по кругу. Используя шифр Цезаря, зашифровать следующие фразы: а) Делу время - потехе час б) С Новым годом в) Первое сентября 2 Используя шифр Цезаря, декодировать следующие фразы: а) Лмбттоьк шбт б) Вёмпё тпмочё рфтуьой 3 Шифр Виженера. Это шифр Цезаря с переменной величиной сдвига. Величину сдвига задают ключевым словом. Например, ключевое слово ВАЗА означает следующую последовательность сдвигов букв исходного текста: 3 1 9 1 3 1 9 1 и т.д. Используя в качестве ключевого слово ЗИМА, закодировать слова: АЛГОРИТМИЗАЦИЯ, КОМПЬЮТЕР, ИНТЕРНЕТ. 4 Слово ЁПЯЪЕБ получено с помощью шифра Виженера с ключевым словом БАНК. Восстановить исходное слово. 5 Используя в качестве ключа расположение букв на клавиатуре вашего компьютера, декодировать сообщение: D ktce hjlbkfcm `kjxrf? D ktce jyf hjckf? 6 Используя в качестве ключа расположение букв на клавиатуре вашего компьютера, закодировать сообщение: Москва - столица России. 7 Шифр перестановки. Кодирование осуществляется перестановкой букв в слове по одному и тому же правилу. Восстановить слова и определить правило перестановки: НИМАРЕЛ, ЛЕТОФЕН, НИЛКЙЕА, НОМОТИР, РАКДНАША. 8 Используя приведенный выше шифр перестановки, закодировать следующие слова: ГОРИЗОНТ, ТЕЛЕВИЗОР, МАГНИТОФОН. 9 Определить правило шифрования и расшифрования слова: КЭРНОЦЛИТКЭЛУОНПИЕЖДАИФЯ УКРОГРЕОШЛАЕКВИСЧТЕВМО 10* Придумать свой ключ шифрования и закодировать с помощью него сообщение: Бит - это минимальная единица измерения информации.  II. Задание: Зашифровать слово с помощью шифра Цезаря: ВЕРОЯТНОСТЬ Зашифровать слово с помощью шифра Виженера: ГИСТОГРАММА, ключевое слово – ДЕВА Зашифровать слово с помощью шифра Цезаря: ДОКУМЕНТАЦИЯ Зашифровать слово с помощью шифра Виженера: НАКОПИТЕЛЬ, ключевое слово – ЖАДИНА Зашифровать слово с помощью шифра Цезаря: ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ Зашифровать слово с помощью шифра Виженера: АРХИТЕКТУРА, ключевое слово – ЗНАК Зашифровать слово с помощью шифра Цезаря: ГИПЕРССЫЛКА Зашифровать слово с помощью шифра Виженера: КОМПИЛЯТОР, ключевое слово – КАНАВА Зашифровать слово с помощью шифра Цезаря: ТАЙМЕР Зашифровать слово с помощью шифра Виженера: КЛАВИАТУРА, ключевое слово – ДРОЗД Зашифровать слово с помощью шифра Цезаря: ВЫСКАЗЫВАНИЕ Зашифровать слово с помощью шифра Виженера: КИБЕРНЕТИКА, ключевое слово – ЖАДИНА Зашифровать слово с помощью шифра Цезаря: ДИСКРЕТИЗАЦИЯ Зашифровать слово с помощью шифра Виженера: КОНФИГУРАЦИЯ, ключевое слово – КАНАВА Зашифровать слово с помощью шифра Цезаря: АВТОМАТИЗАЦИЯ Зашифровать слово с помощью шифра Виженера: ЭКСПЕРИМЕНТ, ключевое слово – ДРОЗД ПРОГРАММА ПАМЯТЬ – ГВОЗДЬ ЖЕЛЕЗО МОНИТОР – АКУЛА МЫШКА КОЛОНКИ – МОРЕ СТУЛ НОУТБУК – ТАЧПАД ЗАРЯДКА КАБЕЛЬ – КОГТИ ИГРА БРАУЗЕР – МАШИНА ХОЛОДИЛЬНИК ВОДА – ЭНЕРГИЯ ГОРОД РАБОТА – СНЕГ СТУДЕНТ ПАНЕЛЬ – ЗАРЯДКА ЧАЙНИК НАУШНИКИ – СКЛАД ДВИГАТЕЛЬ МОДЕРНИЗАЦИЯ – ШИФР КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ №9: 1. Какой текст называется открытым? 2. Какой текст называется закрытым? 3. Что такое ключ? 4. Как осуществляется процесс шифрования в методе Цезаря? 5. Что такое «шифрование методом перестановки»? 6. Оценить надежность шифрования по таблице Виженера. 7. Какова частотность появления комбинаций по таблице Виженера. 8. Как осуществляется процесс шифрования в методе Виженера? 9. . Понятие криптостойкости. 10. Условия, предъявляемые к криптостойкости. 11. Понятие полиалфавитной замены. 12. Понятие замены с помощью матрицы Виженера. 13. Перечислите достоинства и недостатки полиалфавитной замены. |