Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Московский финансово-промышленный университет Синергия

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

МУ_1 защита информации.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.07.2025

Размер:

301 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 32 3 > Следующая >>>

2.2 Шифры замены (подстановки)

Наиболее известными и часто используемыми шифрами являются шифры замены (подстановки). Они характеризуются тем, что отдельные части сообщения (буквы, слова) заменяются на какие-либо другие буквы, числа, символы и т.д. При этом замена осуществляется так, чтобы потом по шифрованному сообщению можно было однозначно восстановить передаваемое сообщение.

Пусть, например, зашифровывается сообщение на русском языке и при этом замене подлежит каждая буква сообщения. Формально в этом случае шифр замены можно описать следующим образом. Для каждой буквы  исходного алфавита строится некоторое множество символов M_ так, что множества M_и M_ попарно не пересекаются при , то есть любые два различные множества не содержат одинаковых элементов. Множество M_называется множеством шифробозначений для буквы .

Таблица

а	б	в	…	я
_а	М_б	М_в	…	М_я

является ключом шифра замены. Зная ее, можно осуществить как зашифровку, так и расшифровку.

При зашифровке каждая буква  открытого сообщения, начиная с первой, заменяется любым символом из множества M_. Если в сообщении содержится несколько букв , то каждая из них заменяется на любой символ из M_. За счет этого с помощью одного ключа (1) можно получить различные варианты зашифрованного сообщения для одного и того же открытого сообщения. Например, если ключом является таблица

а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к	л	м	н	о	п	р	с	т	у	ф	х	ц	ч	ш	щ	ъ	ы	ь	э	ю	я
21	37	14	22	01	24	62	73	46	23	12	08	27	53	35	04	20	13	59	25	75	43	19	29	06	65	74	48	36	28	16
40	26	63	47	31	83	88	30	02	91	72	32	77	68	60	44	52	39	07	49	33	85	58	80	50	34	17	56	78	64	41
10	03	71	82	15	70	11	55	90	69	38	61	54	09	84	45	89	67	93	76	18	51	87	66	81	92	42	79	86	05	57

то сообщение «я знаком с шифрами замены» может быть зашифровано, например, любым из следующих трех способов:

16	55	54	10	69	09	61	89	29	90	49	44	10	08	02	73	21	32	83	54	74
41	55	77	10	23	68	08	20	66	90	76	44	21	61	90	55	21	61	83	54	42
57	30	27	10	91	68	32	20	80	02	49	45	40	32	46	55	40	08	83	27	42
я	з	н	а	к	о	м	с	ш	и	ф	р	а	м	и	з	а	м	е	н	ы

Так как множества М_а, М_б,.., М_я попарно не пересекаются, то по каждому символу шифрованного сообщения можно однозначно определить, какому множеству он принадлежит, и, следовательно, какую букву открытого сообщения он заменяет. Поэтому дешифрование возможно и открытое сообщение определяется единственным образом.

Одним из простейших методов является прямая замена исходных символов их эквивалентом из вектора замен. В качестве вектора замен может быть использован некоторый смешанный алфавит, например, перестановка обычного алфавита. Для очередного символа исходного текста отыскивается его местоположение в исходном алфавите. Эквивалент из вектора замены выбирается как отстоящий на полученное смещение от начала алфавита. На рис.1 показан полный исходный алфавит, смешанный алфавит и шифрование короткого сообщения, в котором каждая буква заменяется соответствующей буквой смешанного алфавита.

При дешифровании поиск производится в векторе замен, а эквивалент выбирается из исходного алфавита. Полученный таким методом текст имеет сравнительно низкий уровень защиты, так как исходный и шифрованный тексты имеют одинаковые статистические характеристики.

Более стойкой в отношении раскрытия является схема шифрования, основанная на использовании квадрата (таблицы) Вижинера (табл.2). Таблица представляет собой квадратную матрицу с числом элементов К, где К – количество символов в алфавите. Сверху и по левому краю квадрата выписан исходный алфавит. В первой строке матрицы записываются буквы в порядке очередности их в алфавите, во второй – та же последовательность букв, но со сдвигом влево на одну позицию, в третьей – со сдвигом на две позиции и т.д. Освободившиеся места справа заполняются вытесненными влево буквами, записываемыми в естественной последовательности.

Таблица 2.1 Квадрат Вижинера

Для шифрования текста устанавливается ключ, представляющий собой некоторое слово или набор букв. Далее из полной матрицы выбирается подматрица шифрования, включающая, например, первую строку и строку матрицы, начальной буквой которой являются последовательно буквы ключа.

Процесс шифрования включает следующую последовательность действий:

под каждой буквой шифруемого текста записываются буквы ключа, повторяющие ключ требуемое число раз;
шифруемый текст по подматрице заменяется буквами, расположенными на пересечениях линий, соединяющих буквы текста первой строки подматрицы и буквы ключа, находящийся под ней.

Расшифровка текста выполняется в следующей последовательности:

над буквами шифрованного текста сверху последовательно записываются буквы ключа;
в строке подматрицы таблицы Вижинера для каждой буквы ключа отыскивается буква, соответствующая знаку шифрованного текста. Находящаяся над ней буква первой строки и будет знаком расшифрованного текста;
полученный текст группируется в слова по смыслу.

С целью повышения надежности шифрования текста предлагается усовершенствованный вариант таблицы Вижинера, который заключается в следующем:

во всех (кроме первой) строках таблицы буквы алфавита располагаются в произвольном порядке;
выбирается десять (не считая первой) строк, пронумерованных натуральными числами от 0 до 9;
в качестве ключа используются величины, выраженные бесконечным рядом чисел.

Частным случаем метода замены, обеспечивающим надежное шифрование информации является использование алгебры матриц (например, умножения матрицы на вектор):

В соответствии с этим правилом матрицу A={a_ij} можно использовать в качестве основы для шифрования, знаками вектора B={b_i} могут быть символы шифруемого текста, а знаками вектора результата C={с_i} – символы зашифрованного текста.

Для шифрования буквенных сообщений необходимо прежде всего заменить знаки алфавита их цифровыми эквивалентами, которым может быть порядковый номер буквы в алфавите.

Для дешифрования используются те же правила умножения матрицы на вектор, только в качестве основы берется обратная матрица, а в качестве умножаемого вектора – соответствующее количество чисел шифрованного текста. Цифрами вектора-результата будут цифровые эквиваленты знаков исходного текста.

исх.текст: ЗАЩИТА

цифровые эквиваленты букв алфавита:

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	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32

матрица А вектор В вектор С

для шифрования исх. текста шифр. текста

(формируется сл. обр.) (цифр. экв.) (С=А*В)

445

453

365

378

457

429

10	7	5	6	9	3
9	6	10	6	3	4
1	8	3	8	10	9
3	4	6	6	7	7
5	5	9	6	6	10
8	4	9	5	4	6

Нетрудно видеть, что процедуры шифрования и расшифровки строго формализованы, что позволяет сравнительно легко запрограммировать их для автоматической реализации. Недостатком данного метода является то, что для шифрования и расшифровки каждой буквы требуется выполнить несколько арифметических действий, что увеличивает время обработки информации.

<<< < Предыдущая 12 / 32 3 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
01.07.202556 Кб2моя курсовая работа.docx
#
01.05.20254 Мб4МР Диплом МКШИ.docx
#
18.09.2019255 Кб32МР Учебная ГОС (1 практика).doc
#
07.08.201975 Кб25МТ вечерка, 2 специальность.doc
#
01.05.2025178 Кб8МУ для СР МЕНЕДЖМЕН Власова.docx
#
01.07.2025301 Кб5МУ_1 защита информации.doc
#
01.05.2025491 Кб10МУ.doc
#
01.07.20252 Мб13Муниц. право РФ-вопросы.doc
#
06.11.2018519 Кб184Мышцы верхних конечностей_таблица.doc
#
06.11.2018624 Кб318Мышцы нижних конечностей_таблица.doc
#
15.11.20191 Мб116Мясников Теория организации.doc

а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к	л	м	н	о	п	р	с	т	у	ф	х	ц	ч	ш	щ	ъ	ы	ь	э	ю	я
21	37	14	22	01	24	62	73	46	23	12	08	27	53	35	04	20	13	59	25	75	43	19	29	06	65	74	48	36	28	16
40	26	63	47	31	83	88	30	02	91	72	32	77	68	60	44	52	39	07	49	33	85	58	80	50	34	17	56	78	64	41
10	03	71	82	15	70	11	55	90	69	38	61	54	09	84	45	89	67	93	76	18	51	87	66	81	92	42	79	86	05	57

16	55	54	10	69	09	61	89	29	90	49	44	10	08	02	73	21	32	83	54	74
41	55	77	10	23	68	08	20	66	90	76	44	21	61	90	55	21	61	83	54	42
57	30	27	10	91	68	32	20	80	02	49	45	40	32	46	55	40	08	83	27	42
я	з	н	а	к	о	м	с	ш	и	ф	р	а	м	и	з	а	м	е	н	ы

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	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32

а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к	л	м	н	о	п	р	с	т	у	ф	х	ц	ч	ш	щ	ъ	ы	ь	э	ю	я
21	37	14	22	01	24	62	73	46	23	12	08	27	53	35	04	20	13	59	25	75	43	19	29	06	65	74	48	36	28	16
40	26	63	47	31	83	88	30	02	91	72	32	77	68	60	44	52	39	07	49	33	85	58	80	50	34	17	56	78	64	41
10	03	71	82	15	70	11	55	90	69	38	61	54	09	84	45	89	67	93	76	18	51	87	66	81	92	42	79	86	05	57

16	55	54	10	69	09	61	89	29	90	49	44	10	08	02	73	21	32	83	54	74
41	55	77	10	23	68	08	20	66	90	76	44	21	61	90	55	21	61	83	54	42
57	30	27	10	91	68	32	20	80	02	49	45	40	32	46	55	40	08	83	27	42
я	з	н	а	к	о	м	с	ш	и	ф	р	а	м	и	з	а	м	е	н	ы

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	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32

а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к	л	м	н	о	п	р	с	т	у	ф	х	ц	ч	ш	щ	ъ	ы	ь	э	ю	я
21	37	14	22	01	24	62	73	46	23	12	08	27	53	35	04	20	13	59	25	75	43	19	29	06	65	74	48	36	28	16
40	26	63	47	31	83	88	30	02	91	72	32	77	68	60	44	52	39	07	49	33	85	58	80	50	34	17	56	78	64	41
10	03	71	82	15	70	11	55	90	69	38	61	54	09	84	45	89	67	93	76	18	51	87	66	81	92	42	79	86	05	57

16	55	54	10	69	09	61	89	29	90	49	44	10	08	02	73	21	32	83	54	74
41	55	77	10	23	68	08	20	66	90	76	44	21	61	90	55	21	61	83	54	42
57	30	27	10	91	68	32	20	80	02	49	45	40	32	46	55	40	08	83	27	42
я	з	н	а	к	о	м	с	ш	и	ф	р	а	м	и	з	а	м	е	н	ы

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	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32