Поліалфавітні підстановки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Державна служба України з надзвичайних ситуацій

Львівський державний університет безпеки життєдіяльності

Кафедра управління

інформаційною безпекою

ЗВІТ ДО ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

на тему: «ПОЛІАЛФАВІТНІ ПІДСТАНОВКИ»

Виконала:

Курсант групи ІБ- 31

Сливка А.Р.

Прийняв:

Гриник Р.О.

Львів - 2016



Зміст

Вступ

1. Шифр Віженера

1.1 Теоретичні відомості

1.2 Реалізація на C++

2. Шифр з автоключем

2.1 Теоретичні відомості

2.2 Реалізація на C++



Вступ

Серед найрізноманітніших способів шифрування можна виділити наступні основні методи:

* Алгоритми заміни або підстановки - символи вихідного тексту замінюються на символи іншого (або того ж) алфавіту відповідно до заздалегідь визначеною схемою, яка і буде ключем даного шифру. * Алгоритми перестановки - символи оригінального тексту міняються місцями за певним принципом, що є секретним ключем. * Алгоритми гамування - символи вихідного тексту складаються з символами якоїсь випадкової послідовності.

* Алгоритми, засновані на складних математичних перетвореннях вихідного тексту за деякою формулою. Багато з них використовують невирішені математичні завдання. Наприклад, широко використовуваний в Інтернеті алгоритм шифрування RSA заснований на властивостях простих чисел.

* Комбіновані методи. Послідовне шифрування вихідного тексту за допомогою двох і більше методів.

Для підвищення стійкості шрифту використовують поліалфавітні підстановки, в яких для заміни символів вихідного тексту використовуються символи кількох алфавітів. Відомо кілька різновидів поліалфавітному підстановки, найбільш відомими з яких є одне-(звичайна і монофонічна) і Багатоконтурна.

При поліалфавітній одноконтурній звичайній підстановці для заміни символів вихідного тексту використовується кілька алфавітів, причому зміна алфавітів здійснюється послідовно і циклічно, тобто перший символ замінюється відповідним символом першого алфавіту, другий - символом другого алфавіту і т.д., поки не будуть використані всі вибрані алфавіти. Після цього використання алфавітів повторюється.



1. Шифр Віженера

1.1 Теоретичні відомості

Розглянемо поліалфавітну підстановку в тому випадку, коли послідовність є періодичною. Нехай період її дорівнює , а кожна з підстановок є шифром Цезаря. Зазвичай ключ є деяким відрізком змістовного тексту - словом або фразою. Його підписують під відкритим текстом, повторюючи стільки разів, скільки потрібно. Додаючи номери букви відкритого тексту і букви ключа, що стоїть під ним, за , одержують номер букви шифротексту. Наприклад:

ВТ

п

о

л

і

а

л

ф

а

в

і

т

н

а

п

і

д

с

т

а

н

О

в

к

а

Ключ

ц

е

з

а

р

ц

е

з

а

р

ц

е

з

а

р

ц

е

з

а

р

Ц

е

з

а

ШТ

й

ф

ф

і

р

з

ь

з

в

ю

м

у

з

п

ю

ю

ч

ю

а

д

Ї

ж

у

а

В українській абетці 32 букви, номер букви «п» 19, номер букви «ц» 26: 19+26(32)=13 - номер букви «й» і так далі.

Така поліалфавітна підстановка називається шифром Віженера.

Криптоаналіз шифру Віженера є досить простим, якщо відома довжина періоду . В цьому випадку шифротекст розбивають на фрагментів:

тобто з шифротексту вибирають букви, що лежать на відстані , починаючи з першої, другої і т.д. Кожен з фрагментів зашифрований шифром Цезаря з певним ключем, і тому легко розшифровується. Таким чином, одержуємо ключ .

Щоб ускладнити криптоаналіз, застосовують багатоконтурну систему Віженера: відкритий текст шифрують спочатку шифром Віженера з періодом , одержаний шифротекст знову шифрують іншим шифром Віженера з періодом ,... і так разів. Якщо періоди взаємно прості, то результуючий шифр еквівалентний шифру Віженера з періодом .

1.2 Реалізація на C++

Позначення:

key - ключ шифрування;

msg - масив для повідомлення

a - рядок для зашифрованого повідомлення

b - рядок для розшифрованого повідомлення

Тіло програми:

#include <cstdlib>

#include <iostream>

#include <string>

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#include <sstream>

#include <fstream>

using namespace std;

int main()

{

char msg[100], key[100];

string a;

string b;

cout<<"Vvedit msg "<<endl;

cin>>msg;

cout<<"Vvedit key"<<endl;

cin>>key;

int len=strlen(msg);

cout<<"Length of a key: "<<len<<endl;

int y=0;

for(int i=strlen(key); i<strlen(msg); i++)

{key[i]=key[y];

y++;

}

cout<<"key: "<< key<<endl;

for(int i=0; i<len; i++)

a+=char((int (msg[i])+int (key[i]))%127);

cout<<"Shyfr: "<<a<<endl;

for(int i=0; i<len; i++)

b+=char((int (a[i])-int (key[i])+127)%127);

cout<<"DeShyfr: "<<b<<endl;

getch();

return 0;

}



2. Шифр з автоключем

шифрування криптоаналіз віженер автоключ

2.1 Теоретичні відомості

Розглянемо ще один потоковий шифр, в якому кожна буква шифрується в залежності не тільки від її місця у відкритому тексті, але й від інших букв відкритого тексту. Такий шифр називається шифром з автоключем. Під відкритим текстом підписують ключове слово , а далі - сам відкритий текст (зсунутий на позицій вправо) і ці дві послідовності додають за :

При криптоаналізі спочатку знаходять довжину ключового слова . Якщо деяка -грама двічі зустрічається у відкритому тексті на відстані 2, то в шифротексті на відстані також будуть однакові -грами. Наприклад:

Таким чином, аналізуючи відстані між однаковими -грамами у шифротексті, можна знайти . Для визначення першої букви ключового слова розглядають фрагмент шифротексту Перебирають значення і для кожного підраховують .

Ці рівності будуть вірними, коли збігається з істинним. При цьому частоти букв у зазначеній послідовності близькі до частот букв у відкритому тексті, а при невірному частоти згладжені. Так само знаходять і решту букв ключового слова.

2.2 Реалізація на C++

Позначення:

key - ключ шифрування;

msg - масив для повідомлення;

a - рядок для зашифрованого повідомлення;

b - рядок для розшифрованого повідомлення;

n - кількість букв алфавіту;

Тіло програми:

#include <cstdlib>

#include <iostream>

#include <string>

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#include <sstream>

#include <fstream>

using namespace std;

int main()

{

char msg[100], key[100];

string a;

string b;

cout<<"Write a msg "<<endl;

cin>>msg;

cout<<"Think of a key"<<endl;

cin>>key;

int len=strlen(msg);

cout<<"Msg length: "<<len<<endl;

int y=0;

for(int i=strlen(key); i<strlen(msg); i++)

{key[i]=msg[y];

y++;

}

cout<<" New key: "<< key <<endl;

for(int i=0; i<len; i++)

a+=char((int (msg[i])+int (key[i])+127)%127);

cout<<"Code: "<<a<<endl;

for(int i=0; i<len; i++)

b+=char((int (a[i])-int (key[i])+127)%127);

cout<<"DeCode: "<<b<<endl;

getch();

return 0;

}

Размещено на Allbest.ru