Система шифрования Вижинера

date image 2018-03-09
views image 175
Поделись с друзьями: 
3456789

 

Система Вижинера впервые была опубликована в 1586 г. и является одной из старейших и наиболее известных многоалфа­витных систем. Свое название она получила по имени француз­ского дипломата XVI века Блеза Вижинера, который развивал и совершенствовал криптографические системы.

Система Вижинера подобна такой системе шифрования Цезаря, у которой ключ подстановки меняется от буквы к букве. Этот шифр многоалфавитной замены можно описать таблицей шифрования, называемой таблицей (квадратом) Вижинера.

Таблица Вижинера используется для зашифрования и расшифрования. Таблица имеет два входа:

· верхнюю строку подчеркнутых символов, используемую для
считывания очередной буквы исходного открытого текста;

· крайний левый столбец ключа.

Последовательность ключей обычно получают из число­вых значений букв ключевого слова.

При шифровании исходного сообщения его выписывают в строку, а под ним записывают ключевое слово (или фразу). Если ключ оказался короче сообщения, то его циклически повторяют. В процессе шифрования находят в верхней строке таблицы очеред­ную букву исходного текста и в левом столбце очередное значе­ние ключа. Очередная буква шифротекста находится на пересече­нии столбца, определяемого шифруемой буквой, и строки, опре­деляемой числовым значением ключа.

 

 

Таблица 2.2.11 – Таблица Вижинера для русского алфавита

 

Ключ а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
0 а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
1 б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а
2 в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б
3 г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в
4 д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г
5 е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д
6 ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е
7 з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж
8 и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з
9 й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и
10 к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й
11 л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к
12 м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л
13 н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м
14 о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н
15 п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о
16 р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п
17 с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р
18 т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с
19 у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т
20 ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у
21 х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф
22 ц ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х
23 ч ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц
24 ш щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч
25 щ ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш
26 ъ ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ
27 ы ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ
28 ь э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы
29 э ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь
30 ю я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э
31 я а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю

 

Рассмотрим пример получения шифртекста с помощью, таблицы Вижинера, Пусть выбрано ключевое слово АМБРОЗИЯ. Необходимо зашифровать сообщение ПРИЛЕТАЮ СЕДЬМОГО.

Выпишем исходное сообщение в строку и запишем под ним ключевое слово с повторением. В третью строку будем выписывать буквы шифротекста, определяемые из таблицы Вижинера.

 

Сообщение  П Р И Л Е Т А Ю С Е Д Ь М О Г О

 

Ключ      А М Б Р О З И Я А М Б Р О З И Я

 

Шифротекет П Ь Й Ы У Щ И Э С С Е К Ъ Х Л Н

2.2.11  Шифр "двойной квадрат" Уитстона

 

В 1854 г. англичанин Чарльз Уитстон разработал новый метод шифрования биграммами, который называют "двойным квадратом". Свое название этот шифр получил по аналогии с полибианским квадратом. Шифр Уитстона открыл новый этап в исто­рии развития криптографии. В отличие от полибианского шифр "двойной квадрат" использует сразу две таблицы, размещенные по одной горизонтали, а шифрование идет биграммами, как в шифре Плейфейра. Эти не столь сложные модификации привели к появлению на свет качественно новой криптографической систе­мы ручного шифрования. Шифр "двойной квадрат" оказался очень надежным и удобным и применялся Германией даже в годы вто­рой мировой войны.

Поясним процедуру шифрования этим шифром на приме­ре. Пусть имеются две таблицы со случайно расположенными в них русскими алфавитами (таблицы 2.2.12). Перед шифрованием исход­ное сообщение разбивают на биграммы. Каждая биграмма шиф­руется отдельно. Первую букву биграммы находят в левой табли­це, а вторую букву - в правой таблице. Затем мысленно строят прямоугольник так, чтобы буквы биграммы лежали в его противо­положных вершинах. Другие две вершины этого прямоугольника дают буквы биграммы шифротекста.

 

Таблицы 2.2.12 - Случайно расположенные символы русского алфавита для шифра "двойной квадрат"

 

Ж Щ Н Ю Р   И Ч Г Я Т
И Т Ь Ц Б   , Ж Ь М О
Я М Е . С   З Ю Р В Щ
В Ы П Ч     Ц : П Е Л
: Д У О К   Ъ А Н . Х
З Э Ф Г Ш   Э К С Ш Д
Х А , Л Ъ   Б Ф У Ы  

 

Предположим, что шифруется биграмма исходного текста ИЛ, Буква И находится в столбце 1 и строке 2 левой таблицы. Буква Л находится в столбце 5 и строке 4 правой таблицы. Это означает, что прямоугольник образован строками 2 и 4, а также столбцами 1 левой таблицы и 5 правой таблицы. Следовательно, в биграмму шифротекста входят буква О, расположенная в столб­це 5 и строке 2 правой таблицы, и буква В, расположенная в столбце 1 и строке 4 левой таблицы, т.е. получаем биграмму шифротекста ОВ.

Если обе буквы биграммы сообщения лежат в одной строке, то и буквы шифротекста берут из этой же строки. Первую букву биграммы шифротекста берут из левой таблицы в столбце, соответствующем второй букве биграммы сообщения. Вторая же буква биграммы шифротекста берется из правой таблицы в столбце, со­ответствующем первой букве биграммы сообщения. Поэтому биграмма сообщения ТО превращается в биграмму шифротекста ЖБ. Аналогичным образом шифруются все биграммы сообщения:

 

Сообщение  ПР ИЛ ЕТ АЮ _Ш ЕС ТО ГО

 

Шифротекст ПЕ ОВ ЩН ФМ ЕШ РФ БЖ ДЦ

 

Шифрование методом "двойного квадрата" дает весьма устойчивый к вскрытию и простой в применении шифр. Взламыва­ние шифротекста "двойного квадрата" требует больших усилий.

 

 


Выполнение работы

 

Каждая бригада пишет программу, которая шифрует произвольный txt-ный айл (размером как можно больше) аффинной  системой подстановок  Цезаря, т.е. (аt + b) mod m.  (При этом бригады договариваются об одинаковой кодировке файлов). Шифротекст передается другой бригаде, которая произведя частотный анализ вхождения символов (используя таблицу 2.2.8), расшифровывает текст. 100%-ную расшифровку получить практически невозможно. Но доказано: если расшифровано хотя бы 50% текста, то его можно прочитать.

Содержание отчета

 

Отчет выполняется один на бригаду и должен включать:

 

1. Наименование и цель работы.

2. Краткие теоретические сведения.

3. Описание программы.

4. Блок схема алгоритма.

5. Текст программы.

6. Контрольный пример.

7. Выводы.

 

Примечание: Программа должна иметь дружественный интерфейс, предусматривающий объединение всех лабораторных работ.

 

Контрольные вопросы

1. Принципы шифрования Полибианским квадратом, системами Цезаря

2. Что такое биграммные шифры?

3. Система омофонов.

4. Шифры сложной замены.

5. Принцип шифрования по системе Вижинера.

6. Шифрование двойным квадратом Уитстона.

 

 


 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  

3456789

double arrow
Сейчас читают про:

article image
КЛАССИФИКАЦИЯ ГЛАСНЫХ ЗВУКОВ РУССКОГО ЯЗЫКА
article image
Порядок проведения текущей и генеральной уборки помещений УЗ
article image
Нормальные показатели эхокардиографии, допплерографии
article image
Парциальная несформированность высших психических функций
article image
Наследование по римскому праву
article image
Революция 1905-1907 гг.: причины, этапы, основные события, значение
article image
Самый сильный аргумент, почему эволюция человека не могла быть

Что касается меня, то я оптимист: в том, чтобы быть кем-то другим, особой пользы не видно. © Черчилль ==> читать все изречения...
like icon 7162
like icon 6940
Понравился сайт? Поделись им с друзьями: