Ноу Інти, лекція, найпростіші методи шифрування із закритим ключем

Ключові терміни

Гаммирование - метод шифрування, заснований на "накладення" гамма-послідовності на відкритий текст. Зазвичай це підсумовування в будь-якому кінцевому поле (підсумовування по модулю). Наприклад, в поле GF (2) таке підсумовування набуває вигляду звичайного "виключає АБО". При розшифровці операція проводиться повторно, в результаті виходить відкритий текст.

Пропорційні або монофонічні шифри - методи заміни, в яких зрівнюється частота появи зашифрованих знаків.

Шифри заміни (підстановки) засновані на тому, що символи вихідного тексту, зазвичай розділені на блоки і записані в одному алфавіті, замінюються одним або декількома символами іншого алфавіту відповідно до прийнятого правилом перетворення.

Шифр многоалфавитной заміни (або підстановки) - група методів шифрування підстановкою, в яких для заміни символів вихідного тексту використовується не один, а кілька алфавітів за певним правилом.

Шифри перестановки засновані на тому, що вхідний потік вихідного тексту ділиться на блоки, в кожному з яких виконується перестановка символів. Ключем такого шифру є використовувана при шифруванні перестановки матриця або вектор. вказує правило перестановки.

Шифр простий (або одноалфавітной) заміни, простий підстановлювальний шифр, моноалфавитной шифр - група методів шифрування, які зводяться до створення за певним алгоритмом таблиці шифрування, в якій для кожної букви відкритого тексту існує єдина зіставлена ​​їй буква шифртекста. Саме шифрування полягає в заміні букв згідно з таблицею. Для розшифровки досить мати ту ж таблицю, або знати алгоритм. по якій вона генерується.

Симетричне шифрування (шифрування із закритим ключем) - методи оборотного перетворення даних, в яких використовується один і той же ключ. який обидві сторони інформаційного обміну повинні зберігати в секреті від противника. Всі відомі з історії шифри, наприклад, шифр Цезаря - це шифри з закритим ключем.

короткі підсумки

Симетричні шифри - спосіб шифрування, в якому для шифрування і розшифрування застосовується один і той же криптографічний ключ. Ключ шифрування повинен зберігатися в секреті обома сторонами.

Відомі різні методи шифрування із закритим ключем. На практиці часто використовуються алгоритми перестановки, підстановки, а також комбіновані методи.

У методах перестановки символи вихідного тексту міняються місцями один з одним за певним правилом.

У методах заміни (або підстановки) символи відкритого тексту замінюються деякими еквівалентами шифрованого тексту. Шифр простий (або одноалфавітной) заміни - група методів шифрування, які зводиться до створення за певним алгоритмом таблиці шифрування, в якій для кожної букви відкритого тексту існує єдина зіставлена ​​їй буква шифртекста. Саме шифрування полягає в заміні букв згідно з таблицею. Для розшифровки досить мати ту ж таблицю, або знати алгоритм. по якій вона генерується.

Шифр многоалфавитной заміни - група методів шифрування підстановкою, в яких для заміни символів вихідного тексту використовується не один, а кілька алфавітів за певним правилом. Таким чином, при шифруванні получаётся досить складна послідовність, яку вже не так просто розкрити, як один одноалфавітний шифр.

Окремим випадком многоалфавитной підстановки є гамування - метод шифрування, заснований на "накладення" гамма-послідовності на відкритий текст. Зазвичай це підсумовування в будь-якому кінцевому поле (підсумовування по модулю довжини алфавіту).

Найважливішим ефектом, що досягається при використанні багатоалфавітних шифру, є маскування частот появи тих чи інших букв в тексті, на підставі якої зазвичай дуже легко розкриваються одноалфавітние шифри.

Набір для практики

Питання для самоперевірки

  1. Поясніть загальну схему симетричного шифрування.
  2. Що спільного мають всі методи шифрування із закритим ключем?
  3. Назвіть основні групи методів шифрування із закритим ключем.
  4. Наведіть приклади шифрів перестановки.
  5. Сформулюйте загальні принципи для методів шифрування підстановкою.
  6. У чому полягають багатоалфавітних підстановки?
  7. Наведіть приклад шифру одноалфавітной заміни.
  8. Опишіть алгоритм будь-якого методу шифрування перестановкою. Наведіть приклад шифрування деякого повідомлення цим методом. Який алгоритм розшифрування в цьому методі?
  9. До якої групи методів шифрування із закритим ключем відноситься метод з використанням таблиці Вижинера? Які алгоритми шифрування і розшифрування в цьому методі? Наведіть приклад шифрування деякого повідомлення цим методом.
  10. Яким чином можна зашифрувати і розшифрувати повідомлення методом табличній перестановки, якщо розмір шифруемого повідомлення не кратний розміру блоку?
  11. Що таке монофонические шифри?

Вправи для самоперевірки

  1. Є таблиця заміни для двох шифрів простої заміни: шифру №1 і шифру №2.

Ноу Інти, лекція, найпростіші методи шифрування із закритим ключем

Розшифруйте повідомлення, зашифровані за допомогою шифру №1
  • І.РЮУ.'ФОБГНО
  • CЛХГ.'ЛХО.ФОО.ЩВ
  • Є таблиця заміни для двох шифрів простої заміни: шифру №1 і шифру №2.

    Ноу Інти, лекція, найпростіші методи шифрування із закритим ключем

    Розшифруйте повідомлення, зашифровані за допомогою шифру №2:
  • Нехай вихідний алфавіт містить наступні символи: Зашифруйте за допомогою шифру Вижинера і ключа ЯБЛУКО повідомлення:
    • крипостійкість
    • гамування
  • Нехай вихідний алфавіт складається з наступних знаків (символ "_" (підкреслення) будемо використовувати для пропуску): Розшифруйте повідомлення, зашифровані за допомогою шифру Вижинера і ключа горіх.
    • ШВМБУЖНЯ
    • ЯБХ'ШЮМХ
  • Перший байт фрагмента тексту в шістнадцятковому вигляді має вигляд А5. На нього накладається по модулю два 4-х бітова гамма 0111 (в двійковому вигляді). Що вийде після шифрування?
  • Перший байт фрагмента тексту, зашифрованого методом гамування (по модулю 2), в шістнадцятковому вигляді має вигляд 9А. До шифрування текст мав перший байт, рівний 74 (в шістнадцятковому вигляді). Який ключ використовувався для шифрування?
  • Зашифруйте методом перестановки з фіксованим періодом d = 6 з ключем 436215 повідомлення:
    • ЖЕЛТИЙ_ОГОНЬ
    • МИ_НАСТУПАЕМ
  • Розшифруйте повідомлення, зашифровані методом перестановки з фіксованим періодом d = 8 з ключем 64275813.
    • СЛПІЬНАЕ
    • РОІАГДВН
  • Визначте ключі в системі шифрування, що використовує перестановку з фіксованим періодом d = 5 по парам відкритих і зашифрованих повідомлень:
    • МІЙ ПАРОЛЬ - ЙПМ ООЬАЛР
    • СИГНАЛ БОЮ - НІСАГО ЛЯБ
  • Зашифруйте повідомлення методом перестановки по таблиці 5 * 5. Ключ вказує порядок зчитування стовпців при шифруванні.
    • ШИРОКОСМУГОВИЙ УСИЛИТЕЛЬ (ключ: 41235)
    • ПЕРЕДАЧА ЗОБРАЖЕННЯ (ключ: 24513)
  • Розшифруйте повідомлення, зашифровані методом перестановки по таблиці 4 * 4 (символ підкреслення замінює пробіл). Ключ вказує порядок зчитування стовпців при шифруванні.
    • ЕАУПД_КЕАЗАРЧВ (ключ: 4123)
    • А_НСИІЛБСАЛЙГ (ключ: 3142)
  • Відомо, що при використанні шифру пропорційної заміни кожної російської букві поставлено у відповідність одне або кілька тризначних чисел по таблиці замін:

    Таблиця замін для пропорційного шифру

    Схожі статті