Классические шифры подстановки. Лабораторная работа 1. Классические шифры подстановки

• Название: Лабораторная работа 1. Классические шифры подстановки
• Анкор: Классические шифры подстановки
• Дата: 17.04.2022
• Размер: 0.56 Mb.
• Имя файла: Классические шифры подстановки.docx
• Тип: Лабораторная работа; #481278

Лабораторная работа №1. Классические шифры подстановки

Цель работы: изучение классических криптографических алгоритмов моноалфавитной и многоалфавитной подстановки; криптоанализ классических шифров на основе гистограмм частот встречаемости символов алфавита; приобретение навыков шифрования информации с использованием простейших методов шифрования.

Ход работы:

1. 
   Изначально в среде программирования Visual Studia 2017 с использованием инструмента winForms был разработан дизайн приложения(рис. 1)
   

Рис. 1 – Дизайн приложения “Шифр”

В текстовое поле в левой части программы вводится текст, который требуется зашифровать или расшифровать, во втором текстовом поле в правой части программы появляется результат работы алгоритма шифрования/дешифрования, который выбирается одним из двух элементов radioButton. В строке ниже выводится сообщение о том, что нужно ввести в поле параметр сдвига или ключ, под этим сообщением находится строка, в которую данный параметр вводится с клавиатуры. Ниже располагаются две кнопки, каждая из которых отвечает за свой метод в соответствии названию.

Класс шифра Цезаря:

public class CaesarCipher

{

//символы русской азбуки

const string alfabet = "АБВГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ";
private string CodeEncode(string text, int k)

{

//добавляем в алфавит маленькие буквы

var fullAlfabet = alfabet + alfabet.ToLower();

var letterQty = fullAlfabet.Length;

var retVal = "";

for (int i = 0; i < text.Length; i++)

{

var c = text[i];

var index = fullAlfabet.IndexOf(c);

if (index < 0)

{

//если символ не найден, то добавляем его в неизменном виде

retVal += c.ToString();

}

else

{

var codeIndex = (letterQty + index + k) % letterQty;

retVal += fullAlfabet[codeIndex];

}

}
return retVal;

}
//шифрование текста

public string Encrypt(string plainMessage, int key)

=> CodeEncode(plainMessage, key);
//дешифрование текста

public string Decrypt(string encryptedMessage, int key)

=> CodeEncode(encryptedMessage, -key);

}

Класс шифра Виженера:

public class VigenereCipher

{

const string defaultAlphabet = "абвгдеёжзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя";

readonly string letters = "абвгдеёжзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя";
/* public VigenereCipher(string alphabet = null)

{

letters = string.IsNullOrEmpty(alphabet) ? defaultAlphabet : alphabet;

}

*/

//генерация повторяющегося пароля

private string GetRepeatKey(string s, int n)

{

var p = s;

while (p.Length < n)

{

p += p;

}
return p.Substring(0, n);

}
private string Vigenere(string text, string password, bool encrypting = true)

{

var gamma = GetRepeatKey(password, text.Length);

var retValue = "";

var q = letters.Length;
for (int i = 0; i < text.Length; i++)

{

var letterIndex = letters.IndexOf(text[i]);

var codeIndex = letters.IndexOf(gamma[i]);

if (letterIndex < 0)

{

//если буква не найдена, добавляем её в исходном виде

retValue += text[i].ToString();

}

else

{

retValue += letters[(q + letterIndex + ((encrypting ? 1 : -1) * codeIndex)) % q].ToString();

}

}
return retValue;

}
//шифрование текста

public string Encrypt(string plainMessage, string password)

=> Vigenere(plainMessage, password);
//дешифрование текста

public string Decrypt(string encryptedMessage, string password)

=> Vigenere(encryptedMessage, password, false);}



Рис. 2 - Демонстрация работы Шифра Цезаря

Рис. 3 – Демонстрация работы Шифра Виженера
По снимкам экрана видно, что программа игнорирует знаки пунктуации и заглавные буквы в шифре Виженера. Это происходит от того, что они отсутствуют в алфавите в коде программы.
Вывод: были изучены шифры подстановки, разработана программа позволяющая проводить шифрование и дешифрование текста. Для повышения эффективности программы можно добавить в алфавит дополнительные символы, включить в него латинские буквы. Для упрощения работы с программой можно добавить возможность чтения и записи текста из файла и обработку исключений.