Практическая работа. Практическая работа 9 Шифрование методом Цезаря и Виженера Цель работы
![]()
|
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. |