Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Лабораторная работа № 2. Шифры перестановки

Все шифры перестановки делятся на два подкласса:

- шифры одинарной (простой) перестановки. При шифровании символы перемещаются с исходных позиций в новые один раз;

- шифры множественной (сложной) перестановки. При шифровании символы перемещаются с исходных позиций в новые несколько раз.

Шифры одинарной перестановки. В общем случае для данного класса шифров при шифровании и дешифровании используется таблица перестановок.

В первой строке данной таблицы указывается позиция символа в исходном сообщении, а во второй – его позиция в шифрограмме. Таким образом, максимальное количество ключей для шифров перестановки равно n!, где n – длина сообщения.

Шифр простой одинарной перестановки. Для шифрования и дешифрования используется таблица перестановок, аналогичная показанной на рис.9.

Например, если для шифрования исходного сообщения «АБРАМОВ» использовать таблицу, представленную на рис.10, то шифрограммой будет «РАВБОМА». Для использования на практике такой шифр не удобен, так как при больших значениях n приходится работать с длинными таблицами и для сообщений разной длины необходимо иметь свою таблицу перестановок.

Шифр блочной одинарной перестановки. При использовании этого шифра задается таблица перестановки блока символов, которая последовательно применяется до тех пор, пока исходное сообщение не закончится. Если исходное сообщение не кратно размеру блока, тогда оно при шифровании дополняется произвольными символами.

Для примера выберем размер блока, равный 3, и примем таблицу перестановок, показанную на рис.11. Дополним исходное сообщение «АБРАМОВ» буквами Ь и Э, чтобы его длина была кратна 3. В результате шифрования получим «РАБОАМЭВЬ».

Количество ключей для данного шифра при фиксированном размере блока равно m!, где m – размер блока.

Шифры маршрутной перестановки. Широкое распространение получили шифры перестановки, использующие некоторую геометрическую фигуру (плоскую или объемную). Преобразования состоят в том, что в фигуру исходный текст вписывается по ходу одного маршрута, а выписывается по другому. Некоторые из таких шифров приводятся ниже.

Шифр «Сцитала». Одним из самых первых шифровальных приспособлений был жезл («Сцитала»), применявшийся еще во времена войны Спарты против Афин в V веке до н.э. Это был цилиндр, на который наматывалась узкая папирусная лента (без просветов и нахлестов), а затем на этой ленте вдоль его оси записывался необходимый для передачи текст. Лента сматывалась с цилиндра и отправлялась адресату, который, имея цилиндр точно такого же диаметра, наматывал ленту на него и читал сообщение.

Великому Аристотелю принадлежит идея дешифровального устройства – «Антисциталы». Он предложил для этого использовать конус, на которое наматывалось перехваченное сообщение. То место, где появлялся осмысленный текст и указывало на диаметр «Сциталы», т.е. на ключ.

Шифр табличной маршрутной перестановки. Наибольшее распространение получили шифры маршрутной перестановки, основанные на таблицах. При шифровании в такую таблицу вписывают исходное сообщение по определенному маршруту, а выписывают (получают шифрограмму) - по другому. Для данного шифра маршруты вписывания и выписывания, а также размеры таблицы являются ключом.

Например, исходное сообщения «АБРАМОВ ИЛЬЯ СЕРГЕЕВИЧ» вписывается в прямоугольную таблицу размерами 4х6, маршрут вписывания – слева-направо сверху-вниз, маршрут выписывания – сверху-вниз слева-направо. Шифрограмма в этом случае выглядит «АВ_ЕБ_СВРИЕИАЛР ЧМЬГ_ОЯЕ_».

Шифр вертикальной перестановки. Является разновидностью предыдущего шифра. К особенностям шифра можно отнести следующие:

- количество столбцов в таблице фиксируется и определяется длиной ключа;

- маршрут вписывания строго соответствует маршруту, показанному на рис.12;

- шифрограмма выписывается по столбцам в соответствии с их нумерацией (ключом).

В качестве ключа можно использовать слово или фразу. Тогда порядок выписывания столбцов соответствует алфавитному порядку букв в ключе. Например, если ключевым словом будет «ДЯДИНА», то присутствующая в нем буква А получает номер 1, Д – 2 и т.д. Если какая-то буква входит в слово несколько раз, то ее появления нумеруются последовательно слева направо. В примере первая буква Д получает номер 2, вторая Д – 3.

При шифровании сообщения «АБРАМОВ ИЛЬЯ СЕРГЕЕВИЧ» результат будет «ОЯЕ_АВ_ЕРИЕИАЛРЧМЬГ_Б_СВ».

Шифр «Поворотная решетка». Для шифрования и дешифрования изготовляется прямоугольный трафарет с четным количеством строк и столбцов. В трафарете вырезаются клетки таким образом, чтобы при наложении его на таблицу того же размера четырьмя возможными способами, его вырезы полностью покрывали все ячейки таблицы ровно по одному разу.

При шифровании трафарет накладывается на таблицу. В видимые ячейки таблицы выписываются буквы исходного текста слева-направо сверху-вниз. Далее трафарет поворачивается и вписывается следующая часть букв. Эта операция повторяется еще два раза. Шифрограмму выписывают из итоговой таблицы по определенному маршруту.

Таким образом, ключом при шифровании является трафарет, порядок его поворотов и маршрут выписывания.

Пример шифрования сообщения «АБРАМОВ+ДЯДИНА» показан на рис.14. Результат шифрования – «АДВ_МНРДБЯ+_ОААИ».

Заполнение таблицы

Положение трафарета

Поворот трафарета

180^o 180^o 180^o

Маршрут выписывания

Рис.14. Пример использования шифра «Поворотная решетка»

Шифры множественной перестановки. В данном подклассе шифров используется идея повторного шифрования уже зашифрованного сообщения.

Шифр двойной перестановки. В таблицу по определенному маршруту записывается текст сообщения, затем переставляются столбцы, а потом переставляются строки. Шифрограмма выписывается по определенному маршруту.

Пример шифрования сообщения «АБРАМОВ+ДЯДИНА» показан на рис.15. Результат шифрования – «ОАБЯ+_АИВ_РДМНАД».

Маршрут вписывания

Исходная таблица

Перестановка столбцов

Перестановка строк

Маршрут выписывания

Рис.15. Пример использования шифра двойной перестановки

Ключом к шифру являются размеры таблицы, маршруты вписывания и выписывания, а также порядки перестановки столбцов и строк. Если маршруты являются фиксированными величинами, то количество ключей равно n!*m!, n и m – количество столбцов и строк в таблице.

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒

Воспользуйтесь поиском по сайту: