 |
Шифрование с помощью датчика случайных чисел (ПСЧ)
|
|
|
|
Это довольно распространенный криптографический метод, принцип которого заключается в генерации гаммы шифра с помощью датчика ПСЧ и наложении полученной гаммы на открытые данные обратимым образом (например, при использовании логической операции "исключающее ПЛИ").
Процесс расшифрования данных сводится к повторной генерации гаммы шифра при известном ключе и наложению такой гаммы на зашифрованные данные. Полученный зашифрованный текст достаточно труден для раскрытия в том случае, когда гамма шифра не содержит повторяющихся битовых последовательностей. Фактически если период гаммы превышает длину всего зашифрованного текста и неизвестна никакая часть исходного текста, то шифр можно раскрыть только прямым перебором (подбором ключа).
На основе теории групп разработано несколько типов датчиков ПСЧ. Наиболее доступны и эффективны конгруэнтные генераторы ПСЧ. Например, линейный конгруэнтный датчик ПСЧ вырабатывает последовательности псевдослучайных чисел T(i), описываемые соотношением
T(i+l) = [AT(i) + C]mod M,
Где А и С - константы; Т(0) - исходная величина, выбранная в качестве порождающего числа.
Такой датчик ПСЧ генерирует псевдослучайные числа с определенным периодом повторения, зависящим от выбранных значений А и С. Значение М обычно устанавливается равным 25, где b - длинна слова ЭВМ в битах.
Одноключевая модель использует для шифрования и дешифрования один и тот же секретный ключ, который должен быть неизвестен криптоаналитику противника. Поэтому такая система называется одноключевой криптосистемой с секретными ключами. Проблема распространения этих секретных ключей является одной из главных трудностей при практическом использовании такой криптосистемы. Для распространения секретных ключей требуются защитные каналы связи. Стоимость и сложность распространения этих ключей оказываются очень большими.
|
|
|
ШИФР ПЛЭЙФЕРА
Блок схемы
ПП SHIFR_PLEYFER
ПП SHIFR_PLEYFER для определения координат символов матрицы Плэйфера.
SHIFR_PLEYFER(Alfavit, INDEX)
Список формальных параметров:
Alfavit, INDEX
Входные параметры:
INDEX - матрица символов Плэйфера, величина символьная.
Выходные параметры:
Alfavit - хранит координаты символов матрицы Плэйфера, величины целого типа.
Алгоритм
Начало ПП SHIFR_PLEYFER (Alfavit, INDEX)
Описание массивов: Alfavit[255], INDEX[6, 6]
I = 1
нет
I <= 6
J = 1
нет
J <= 6
Alfavit[Ord(INDEX[I, J])].Strok = I
Alfavit[Ord(INDEX[I, J])].Stolb = J
J = J + 1
I = I + 1
Конец ПП SHIFR_PLEYFER
Обозначения
1. Описание массивов Alfavit, INDEX
2.. 5, 7, 8 Организация цикла заполнения массива Alfavit типа запись
6. Определение строк и столбов для символов матрицы INDEX
ПФ SHIFR_TXT
ПФ SHIFR_TXT производит шифрование строки открытого текста.
SHIFR_TXT(Str, Alfavit, INDEX)
Список формальных параметров:
Str, Alfavit, INDEX
Входные параметры:
Str - строка открытого текста, величина строка.
Alfavit - хранит координаты символов матрицы Плэйфера, величины целого типа.
INDEX - матрица символов Плэйфера, величина символьная.
Выходные параметры:
SHIFR_TXT - принимает значение зашифрованной строки, величины строка.
Обозначения
1. Описание массивов Alfavit, INDEX.
2.. 7 В открытом тексте вставляется “-”между одинаковыми символами.
8.. 9 Добавление “-” в конец открытого текста, в случае нечет. кол-ва символов в строке.
10.. 13 Организация по парного перебора символов строки открытого текста.
14.. 15 Пара символов находится в одной строке матрицы алфавита Плэйфкра.
16.. 17 Пара символов находится в одном столбце матрицы алфавита Плэйфера.
18. Пара символов находится в разных строках и столбцах матрицы алфавита Плэйфера.
|
|
|
19. Присваивание ПФ SHIFR_TXT значения новой строки
Продолжение следуетј
Алгоритм
Начало ПФ SHIFR_TXT (Str, Alfavit, INDEX)
Описание массивов: Alfavit[255], INDEX[6, 6]
New = “, Dlina_str = Length(Str), I = 1
нет
I <= Dlina_str
да нет
Str[I] = Str[I + 1]
New = (New + Str[I] + ‘-’) New = (New + Str[I])
I = I + 1
нет
Odd(Length(Str)) = TRUE
New = New + ‘-’
Str = “, Dlina_new = Length(New)div 2, I = 1
нет
I <= Dlina_new
SIM1 = New[2*I - 1], SIM2 = New[2*I] SHIFR_TXT = Str
I = I + 1 Конец ПФ SHIFR_TXT
нет
ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK = ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK
Str = Str + INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK), ((ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB mod 6) + 1)]
+ INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK), ((ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB mod 6) + 1)]
нет
ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB = ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB
Str = Str + INDEX[((ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK mod 6) + 1), (ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB)]
+ INDEX[((ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK mod 6) + 1), (ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB)]
Str = Str + INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK), (ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB)]
+ INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK), (ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB)]
ПФ DESHIFR_TXT
ПФ DESHIFR_TXT производит расшифрацию строки открытого текста.
DESHIFR_TXT(Str, Alfavit, INDEX)
Список формальных параметров:
Str, Alfavit, INDEX
Входные параметры:
Str - строка открытого текста, величина строка.
Alfavit - хранит координаты символов матрицы Плэйфера, величины целого типа.
INDEX - матрица символов Плэйфера, величина символьная.
Выходные параметры:
DESHIFR_TXT- принимает значение расшифрованной строки, величины строка.
Обозначения
1. Описание массивов Alfavit, INDEX.
2.. 5 Организация по парного перебора символов строки открытого текста.
6.. 7 Пара символов находится в одной строке матрицы алфавита Плэйфкра.
8.. 9 Пара символов находится в одном столбце матрицы алфавита Плэйфера.
10. Пара символов находится в разных строках и столбцах матрицы алфавита Плэйфера.
11.. 15 Из расшифрованной строки создается новая строка без спец. знак “-”.
16. Присваивание ПФ DESHIFR_TXT значения новой строки
Продолжение следуетј
Алгоритм
Начало ПФ DESHIFR_TXT (Str, Alfavit, INDEX)
Описание массивов: Alfavit[255], INDEX[6, 6]
New = “, Dlina_str = Length(Str)div 2, I = 1
нет
I <= Dlina_str
SIM1 = Str[2*I - 1], SIM2 = Str[2*I]
I = I + 1
нет
ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK = ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK
New = New + INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK), (((ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB + 4)mod 6) + 1)]
+ INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK), (((ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB + 4)mod 6) + 1)]
нет
ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB = ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB
|
|
|
New = New + INDEX[(((ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK + 4)mod 6) + 1), (ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB)]
+ INDEX[(((ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK + 4)mod 6) + 1), (ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB)]
New = New + INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK), (ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB)]
+ INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK), (ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB)]
Str = “, Dlina_new = Length(New), I = 1
нет
I <= Dlina_new
нет
New[I] № ‘-’
Str = Str + New[I]
I = I + 1
DESHIFR_TXT = Str
Конец ПФ DESHIFR_TXT
ОСНОВНАЯ ПРОГРАММА
Алгоритм
Начало основного блока программы
Описание массивов: Alfavit[255], INDEX[6, 6]
Вывод: “Выберите (S)ШИФРОВАТЬ или (D)ДЕШИФРОВАТЬ”
нет Ввод: K
нет
UpCase(K) = ‘S’ UpCase(K) = ‘D’
Вывод: “Путь к файлу: ”
Ввод: Name1
Assign (Var_file1, Name1)
Reset (Var_file1)
нет
IOResult = 0
Вывод: “Сохранить как: ”
Ввод: Name2
нет
Length(Name2) № 0
Assign (Var_file2, Name2)
ReWrite (Var_file2)
SHIFR_PLEYFER(ALFAVIT, INDEX)
нет
NOT EOF(Var_file1)
Ввод из файла Var_file1: Str
нет да
UpCase(K) = ‘S’
Str = DESHIFR_TXT(Str, ALFAVIT, INDEX) Str = SHIFR_TXT(Str, ALFAVIT, INDEX)
Вывод в файл Var_file2: Str
Close (Var_file1)
Close (Var_file2)
Конец основного блока программы
Обозначения
1. Описание массивов Alfavit, INDEX.
2.. 5 Выбор шифрование или расшифрация файла.
6.. 9 Определение файла ввода данных.
10.. 13 Определение файла вывода полученных результатов.
14. Обращение к ПП SHIFR_PLEYFER(ALFAVIT, INDEX).
15.. 16 Перебор строк из файла Var_file1.
17. Выбор действий шифрование либо расшифрация строки.
18. Обращение к ПФ DESHIFR_TXT(Str, ALFAVIT, INDEX).
19. Обращение к ПФ SHIFR_TXT(Str, ALFAVIT, INDEX).
20. Вывод результата в файл Var_file2.
21. Закрытие файлов ввода и вывода.
Программа
PROGRAM SHIFR_PLEYFERA;
USES Crt;
TYPE
path = STRING[14];
Stroca = STRING[255];
Simvol = array [1..6, 1..6] of CHAR;
MATR = array [1..255] of RECORD
STROK, STOLB: Byte;
END;
CONST INDEX: Simvol = (('А', 'Ж', 'Б', 'М', 'Ц', 'В'), {типизированные константы для матрицы Плэйфера}
('Ч', 'Г', 'Н', 'Ш', 'Д', 'О'),
('Е', 'Щ', ', ', 'Х', 'У', 'П'),
('. ', 'З', 'Ъ', 'Р', 'И', 'Й'),
('С', 'Ь', 'К', 'Э', 'Т', 'Л'),
('Ю', 'Я', ' ', 'Ы', 'Ф', '-'));
VAR
Var_file1,Var_file2: Text;
Name1, Name2: path;
ALFAVIT: MATR;
Str: Stroca;
K: Char;
{Определение координат символов матрицы Плэйфера}
PROCEDURE SHIFR_PLEYFER(Var ALFAVIT: MATR; INDEX: Simvol);
VAR I, J: Byte; {I, J - счетчики циклов}
BEGIN {Начало основного блока ПП SHIFR_PLEYFER}
FOR I:= 1 TO 6 DO for J:= 1 to 6 do
WITH ALFAVIT[Ord(INDEX[I, J])] DO
|
|
|
begin
STROK:= I; {строка символа}
STOLB:= J; {столбец символа}
end;
END; {Конец основного блока ПП SHIFR_PLEYFER}
{Производится шифрование строки открытого текста}
FUNCTION SHIFR_TXT(Str: Stroca; Alfavit: MATR; INDEX: Simvol): Stroca;
VAR {Объявление переменных}
SIM1, SIM2: Char;
New: STRING;
I, Dlina_str, Dlina_new: Byte; {I - счетчик цикла}
BEGIN {Начало основного блока ПФ SHIFR_TXT}
{В открытом тексте вставляется спец. знак “-” между одинаковыми символами}
New:= '';
Dlina_str:= Length(Str);
FOR I:= 1 TO Dlina_str DO IF (Str[I] = Str[I+1]) THEN New:= (New + Str[I] + '-') ELSE New:= (New + Str[I]);
{Добавление спец. знака “-” в конец открытого текста в случае нечетного количества символов в строке }
IF Odd(Length(Str)) = TRUE THEN New:= New + '-';
{Шифрование открытого текста по матрице алфавита Плэйфера}
Str:= '';
Dlina_new:= Length(New)div 2;
FOR I:= 1 TO Dlina_new DO
begin
SIM1:= New[2*I - 1];
SIM2:= New[2*I];
IF (ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK = ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK) THEN
{Пара символов находятся в одной строке матрицы}
Str:= Str + INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK), ((ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB mod 6) + 1)]
+ INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK), ((ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB mod 6) + 1)]
ELSE
IF (ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB = ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB) THEN
{Пара символов находятся в одном столбце матрицы}
Str:= Str + INDEX[((ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK mod 6) + 1), (ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB)]
+ INDEX[((ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK mod 6) + 1), (ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB)]
ELSE
{Пара символов находятся в разных строках и столбцах матрицы}
Str:= Str + INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK), (ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB)]
+ INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK), (ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB)];
end;
SHIFR_TXT:= Str;
END; {Конец основного блока ПФ SHIFR_TXT}
{Производится расшифрация строки }
FUNCTION DESHIFR_TXT(Str: Stroca; Alfavit: MATR; INDEX: Simvol): Stroca;
VAR {Объявление переменных}
SIM1, SIM2: Char;
NEW: STRING;
I, Dlina_str, Dlina_new: Byte; {I - счетчик цикла}
BEGIN {Начало основного блока ПФ DESHIFR_TXT}
{Дешифрование открытого текста по матрице алфавита Плэйфера}
New:= '';
Dlina_str:= Length(Str)div 2;
FOR I:= 1 TO Dlina_str DO
begin
SIM1:= Str[2*I - 1];
SIM2:= Str[2*I];
IF (ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK = ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK) THEN
{Пара символов находятся в одной строке матрицы}
New:= New + INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK), (((ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB + 4) mod 6) + 1)]
+ INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK), (((ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB + 4) mod 6) + 1)]
ELSE
IF (ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB = ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB) THEN
{Пара символов находятся в одном столбце матрицы}
New:= New + INDEX[(((ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK + 4) mod 6) + 1), (ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB)]
+ INDEX[(((ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK + 4) mod 6) + 1), (ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB)]
ELSE
{Пара символов находятся в разных строках и столбцах матрицы}
New:= New + INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM2)].STROK), (ALFAVIT[Ord(SIM1)].STOLB)]
+ INDEX[(ALFAVIT[Ord(SIM1)].STROK), (ALFAVIT[Ord(SIM2)].STOLB)];
end;
{В открытом тексте убирается спец. знак “-”}
Str:= '';
Dlina_new:= Length(New);
FOR I:= 1 TO Dlina_new DO IF (New[I] <> '-') THEN Str:= (Str + New[I]);
DESHIFR_TXT:= Str;
END; {Конец основного блока ПФ DESHIFR_TXT}
{Начало основного блока программы}
BEGIN
ClrScr;
{Выбор шифрование или дешифрование файла}
WriteLn ('Выбери: (S)ШИФРОВАТЬ или (D)ДЕШИФРОВАТЬ?');
REPEAT
K:= ReadKey;
UNTIL (UpCase(K) = 'S') OR (UpCase(K) = 'D');
{Определение файла ввода}
{$I-}
REPEAT
Write ('Путь к файлу: ');
|
|
|
ReadLn (Name1);
Assign (Var_file1, Name1);
Reset (Var_file1);
UNTIL (IOResult = 0);
{$I+}
{Определение файла вывода}
REPEAT
Write ('Сохранить как: ');
ReadLn (Name2);
UNTIL (Length(Name2) <> 0);
Assign (Var_file2, Name2);
Rewrite(Var_file2);
{Обращение к ПП SHIFR_PLEYFER}
SHIFR_PLEYFER (ALFAVIT, INDEX);
{Цикл перебора строк открытого текста}
WHILE NOT EOF(Var_file1) DO
begin
ReadLn (Var_file1, Str);
{Обращение к ПФ SHIFR_TXT либо ПФ DESHIFR_TXT}
IF UpCase(K) = 'S' THEN Str:= SHIFR_TXT (Str, Alfavit, INDEX) ELSE Str:= DESHIFR_TXT (Str, Alfavit, INDEX);
WriteLn (Var_file2, Str);
end;
Close (Var_file2); {Закрытие файла Name2}
Close (Var_file1); {Закрытие файла Name1}
END. {Конец основного блока программы}
Результаты
{test.txt} - исходный открытый текст.
ШИФР ПЛЭЙФЕРА
МАЛЬЧИК НА КУХНЕ УКСУС НАШЕЛ.
С ЧАЙНОЙ ЧАШКОЙ К ДЕДУ ПРИШЕЛ.
ДЕДУШКА, МИЛЕНЬКИЙ, СДЕЛАЙ ГЛОТОК...
СТАРЕНЬКИЙ ДЕДУШКА НА ПОЛ ПОТЕК.
{test.plf} - зашифрованный файл (test.txt)
РДИЫ,-СТ-И.ХЮВ
БЫСВГСТЪБ,ЮБ,ТШ,Ю,Т,ЕТЮКБЧХЧЙС
КЮНЮ.ВШЧ-ЪЕЧЭНПЛБ НФЧУФ,ЙХДРСПЮЙ
НФЧУДХБСЪБРЦПСКГЪТПЪКЮУЧВС-ЪЬОЛДЛНЮЙЮЙЮЙ
КЮЦСХ.КГЪТ-ЪУЧУИЭНЮББЧ,-П-,-ЛДС,ЮЙ
{test.new} - расшифрованный файл (test.plf)
ШИФР ПЛЭЙФЕРА
МАЛЬЧИК НА КУХНЕ УКСУС НАШЕЛ.
С ЧАЙНОЙ ЧАШКОЙ К ДЕДУ ПРИШЕЛ.
ДЕДУШКА, МИЛЕНЬКИЙ, СДЕЛАЙ ГЛОТОК...
СТАРЕНЬКИЙ ДЕДУШКА НА ПОЛ ПОТЕК.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Защита информации в персональных ЭВМ/ А.В.Спесивцев, В.А.Вегнер, А.Ю.Крутяков и др. - М.: Радио и связь, МП 'Веста',1993.
2. 3ащита программного обеспечения: Перевод с английского./ Под редакцией Д.Гроувера. - М.: Мир 1992.
3. Рощин Б.В.Элементы криптозащиты информации: Учебное пособие. - М.: Издательство МАИ, 1995.
4. А.В.Петраков. Защита и охрана личности, собственности, информации: Справное пособие. - М.: Радио и связь, 1997.
И
|
|
|
