Практическое занятие № 8

1. Наименование: Шифрование сообщений методом подстановки

 

2. Цель: Рассмотреть различные методы шифрования, провести сравнительный анализ изученных методов. Сформировать компетенции ОК 2, ОК 4; овладеть знаниями и умениями для освоения ПК 3.1 (спец. ПКС), ПК 1.9 (спец. ИС)

 

3. Подготовка к занятию:

3.1 Рассмотреть первые приспособления для шифровки текстовых сообщений

3.2 Изучить основные методы шифрования текстовых сообщений

4. Литература:

4.1 А.П. Алексеев Информатика 2015. – М.:СОЛОН-ПРЕСС, 2015

4.2 Е.А. Шомас Информационные технологии, учебное пособие, КС ПГУТИ, 2016

 

5 Перечень оборудования:

5.1 ПЭВМ, подключенные к сети Интернет;

 

6. Задание:

6.1 Зашифровать сообщения методами:

6.1.1 Шифром атбаш

6.1.2 Шифром Цезаря

6.1.3 С помощью квадрата Полибия (алфавит начинает записываться с последней буквы, вместо символа тире, пробел)

6.1.4 С помощью таблицы Виженера (ключ: шифр)

Вариант 1:

Информационные технологии

Вариант 2:

Компьютерная безопасность

6.1.5 Все полученные шифры свести в общую табличку:

Шифр	Криптограмма
Шифр атбаш
Шифр Цезаря
Квадрат Полибия
Таблица Виженера

6.2 Расшифровать сообщения по таблице Виженера

Вариант 1 (ключ: вор)

мобн в ынобэ вытоь мэбвъьэ

Вариант 2 (ключ: вор)

дубпуэун ы поикы свярпоэ

7. Порядок выполнения:

7.1 Изучите предложенный материал, выполните задания практического занятия;

7.2 Результаты выполнения занесите в отчет.

7.3 Ответить на контрольные вопросы.

 

8. Содержание отчета:

8.1 Наименование и цель работы

8.2 Выполненное задание

8.3 Ответы на контрольные вопросы

 

9. Контрольные вопросы:

9.1 Что включает в себя наука криптология?

9.2 Назначения ключа, основные виды ключей, используемых в криптологии?

ПРИЛОЖЕНИЕ:

Защита информации необходима для уменьшения вероятности утечки, искажения или уничтожения информации, предоставляющей ценность для ее владельца.

Некоторые священные иудейские рукописи шифровались методом замены. Вместо первой буквы алфавита записывалась последняя буква, вместо второй – предпоследняя и т.д. Этот древний шифр назывался атбаш. Для удобства шифрования необходимо записать в строчку весь алфавит, сверху пронумеровать слева на право, а снизу справа на лево. Чтобы зашифровать букву открытого текста, нужно просмотреть порядковый номер буквы сверху и найти букву с таким же номером внизу. Пример:

Открытый текст: ФОРМА

Шифр:             МТРФЯ

Шифр Цезаря реализуется заменой каждой буквы в сообщении другой буквой этого же алфавита, отстоящей от нее в алфавите на фиксированное число позиций. В своих шифровках Цезарь заменял букву исходного открытого текста буквой, отстоящей от исходной буквы впереди на три позиции.

В Древней Греции был известен шифр, который создавался с помощью квадрата Полибия. Таблица для шифрования представляла собой квадрат 5х5. В каждую клетку такой таблицы записывалась одна буква. В результате каждой букве соответствовала пара цифр (номер строки и номер столбца), и шифрование сводилось к замене буквы парой цифр.

Идею квадрата Полибия рассмотрим на примере таблицы с русскими буквами. Число букв в русском алфавите отличается от числа букв в греческом алфавите, поэтому размер таблицы изменится (6х6). Порядок расположения символов в квадрате Полибия является секретной информацией (ключом).

	1	2	3	4	5	6
1	А	Б	В	Г	Д	Е
2	Ё	Ж	З	И	Й	К
3	Л	М	Н	О	П	Р
4	С	Т	У	Ф	Х	Ц
5	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ь	Ы
6	Э	Ю	Я	,	.	-

Рисунок 1 – Квадрат Полибия

Зашифруем с помощью квадрата Полибия слово БЕЗОПАСНОСТЬ:

12 16 23 34 35 11 41 33 34 41 42 56

Из примера видно, что в шифрограмме первым указывается номер строки, а вторым – номер столбца. В квадрате Полибия столбцы и строки можно маркировать не только цифрами, но и буквами.

Существуют шифры многоалфавитной замены, примером является шифрование с помощью таблицы Виженара. Каждая строка в этой таблице соответствует одному шифру простой замены (типа шифра Цезаря). При шифровании открытое сообщение записывают в строку, а под ним помещают ключ. Если ключ оказывается короче сообщения, то его циклически повторяют. Шифровку получают, находя символ в матрице букв шифрограммы. Символ шифрограммы находится на пересечении столбца с буквой открытого текста и строки с соответствующей буквой ключа. Фрагмент таблицы Виженера:

	Строка букв открытого текста
ключ	А	Б	В	Г	Д	Е	…
А	А	Б	В	Г	Д	Е	…
Б	Я	А	Б	В	Г	Д	…
В	Ю	Я	А	Б	В	Г	…
Г	Э	Ю	Я	А	Б	В	…
Д	Ь	Э	Ю	Я	А	Б	…
Е	Ы	Ь	Э	Ю	Я	А	…
…	…	…	…	…	…	…	…

Все буквы, написанные курсивом, относятся к матрице букв шифрограмм

Предположим, что нужно зашифровать сообщение «ГДЕ ДЕВА». Ключом будет слово «ГАД». В результате получим:

 

Сообщение	Г	Д	Е	Д	Е	В	А
Ключ	Г	А	Д	Г	А	Д	Г
Шифровка	А	Д	Б	Б	Е	Ю	Э

 

 

Рисунок 2 – Таблица Виженера русских букв