отчет по практике
.docxМИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕPСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОPМАТИКИ»
ОТЧЕТ
об учебной ознакомительной практике
Направление подготовки
11.03.02 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
Направленность (профиль)
«Квантовые коммуникации»
Студентка группы БИН2401__________________________ Балыбердина А. М.
Руководитель: д.т.н._________________________________ Шаврин С. С.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение, общие сведения о практике, ее цели и задачи………………………3
Индивидуальное задание………………………………………………………....4
Задания 2-11…………………………………………………………………….…6
Задания 12-14….....................................................................................................10
Задания 15-17….....................................................................................................11
Задания 18-20….....................................................................................................12
Задание 21…..........................................................................................................15
Заключение…........................................................................................................16
Литература….........................................................................................................17
ВВЕДЕНИЕ
Защита информации всегда была актуальна. На протяжении всей своей истории человечество старалось изобрести шифр, который будет надежно защищать чувствительную информацию. В данной работе будет рассмотрен Data Encryption System. Это алгоритм для симметричного шифрования, разработанный фирмой IBM и утверждённый правительством США в 1977 году как официальный стандарт.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРАКТИКЕ
Вид практики: учебная
Тип практики: ознакомительная
Место прохождения практики: МТУСИ, кафедра «Интеллектуальные сетевые и облачные технологии»
Продолжительность практики: с 08.06.2026 по 06.07.2026
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОЗНАКОМИТЕЛЬНОЙ ПРАКТИКИ
В программе учебной ознакомительной практики обозначены цели и задачи. Целями являются:
закрепление теоретических знаний;
приобретение первичных профессиональных компетенций, умений и навыков в сфере будущей профессиональной деятельности;
приобщение к социальной среде с целью приобретения социально-личностных компетенций, необходимых для взаимодействия в профессиональной среде;
Задачи учебной ознакомительной практики заключаются в следующем:
первичное знакомство с элементной базой и принципами реализации алгоритма шифрования информации DES (Data Encryption System);
проведение экспериментов с заменой одной буквы в ключе или исходном сообщение и подсчета количества измененных битов
ознакомлении с мероприятиями по охране труда и технике безопасности и др.
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
Изучить по прилагаемым источникам алгоритм криптозащиты информации DES.
Составить пароль из последних восьми символов своего индивидуального номера в Электронном университете.
Составить шифруемое сообщение в форме 8 символов своей фамилии и имени, при необходимости дополнить пробелами или цифрами.
В папке DESTUTOR запустите на выполнение файл DesTutor.exe.
Выбрать действие «Шифрование и дешифрование»
В левое поле «Ключевое слово» введите составленный ранее пароль.
В поле «Шифруемое сообщение» введите составленное ранее шифруемое сообщение.
Объясните (в отчете) содержание нижнего левого поля
Кликните клавишу «Шифрование»
Объясните (в отчете) содержание поля «Дешифруемое сообщение» и нижнего правого поля
Оцените результат шифрования по количеству бит, отличающих шифруемое сообщение от зашифрованного (расстояние по Хеммингу)
Измените значение одного бита в исходном сообщении.
Кликните клавишу «Шифрование»
Оцените (в отчете) расстояние по Хеммингу между прошлым и новым результатами шифрования.
Измените значение одного бита (участвующего в шифровании) в пароле.
Кликните клавишу «Шифрование»
Оцените (в отчете) расстояние по Хеммингу между прошлым и новым результатами шифрования.
В правое поле «Ключевое слово» введите составленный ранее пароль.
Кликните клавишу «Дешифрование».
Проведите для дешифрования операции, аналогичные шифрованию
Пройти встроенный тест с необходимым для правильного понимания количеством попыток, журнал включить в отчет
Представить отчет с необходимыми материалами
ЗАДАНИЯ 2–11
Исходное ключевое слово (ключ): BIN24015, исходное сообщение: anastbal
Расстояние Хемминга считается так: берется 2 строки двоичного кода одной длины и они посимвольно сравниваются. Количество найденных несовпадений (например, четвертые символы строк не совпадают) и есть ответ. Чтобы перевести 16-значные числа в двоичный вид, будет использоваться калькулятор:
Рисунок 1 – калькулятор перевода 16-ричных чисел в двоичные (пример)
Для подсчета расстояния Хемминга будет использоваться программа на Python, сравнивающая по битам строки, каждое несовпадение строк увеличивает счетчик расстояния на 1.
Рисунок 2 – программа для подсчета расстояния Хемминга (пример)
В окна «Ключевое слово» и «Шифруемое сообщение» вводятся ключ и сообщение:
Рисунок 3 – исходное сообщение и исходное ключевое слово (шифрование)
Числа и буквы в левом нижнем окне – это закодированные в 16-значной системе исчисления символы шифруемого сообщения, а в правом символы после зашифровки сообщения, закодированные в 16-значной системе исчисления. В окне «Дешифруемое сообщение» - зашифрованное сообщение (anastbal). Исходное сообщение прошло ряд нижеприведённых преобразований:
Шифруемое сообщение переводится в двоичный код. Выполняется перестановка битов последовательности шифруемого сообщения по таблице. Последовательность шифруемого сообщения делится на левую (L (0)) и правую (R (0)) части по 32 бита. Выполняется перестановка битов последовательности ключевого слова. Отбрасывается каждый восьмой бит (бит четности). Последовательность из пункта 4 делится на левую (C (0)) и правую (D (0)) части по 28 бит. Даются C(i-2) и D(i-2), их нужно сдвинуть на несколько битов влево (согласно таблице), чтобы получить C(i) и D(i). Выполняются конкатенация C(i) и D(i) и дальнейшая перестановка битов по таблице. Добавляются несколько битов в последовательность R(i) согласно таблице. Определяется нужная ячейка в таблице, берется оттуда число и переводится в двоичный вид (крайние числа - ряд, внутренние - столбец), нумерация идет с нуля. Последовательность L(16)R(16) получается из L(15), R(15) и F(R(15), K(16)) после складывания по битам L(15) с F(R(15),K(16)), чтобы получить R(16); R(15) с F(R(15), K(16)) для получения L(16) (сложение: 0+0 = 0, 1+0, 0+1 или 1+1 = 1). Затем выполняется конкатенация L(16) и R(16). В L(16)R(16) переставляются биты по таблице. полученная строка из 64 битов - зашифрованное сообщение в двоичном коде. Его можно перевести его в 16-ричный код или сразу в символы. Таким образом, в результате многочисленных перестановок, разделений и конкатенаций двоичных кодов исходного сообщения и ключевого слова получается зашифрованное сообщение.
Алгоритм подсчета расстояния Хемминга (на примере заданий 4–11):
Перевести с помощью калькулятора 16-ричные числа в двоичные (данные из нижних окон на рисунке ???):
Рисунок 4 – перевод 16-ричных чисел в двоичные калькулятором
Таблица 1 – перевод символов сообщения до и после шифровки в 16-ричные и 2-чные числа с последующим подсчетом расстоянием Хемминга
До шифра |
a |
n |
a |
s |
t |
b |
a |
l |
16-чный код |
61 |
6E |
61 |
73 |
74 |
62 |
61 |
6C |
2-чный код |
01100001 |
01101110 |
01100001 |
01110011 |
01110100 |
01100010 |
01100001 |
01101100 |
После шифра |
D |
л |
Ґ |
a |
г |
Э |
ќ |
m |
16-чный код |
44 |
EB |
A5 |
61 |
E3 |
DD |
9D |
6D |
2-чный код |
01000100 |
11101011 |
10100101 |
01100001 |
11100011 |
11011101 |
10011101 |
01101101 |
Расстояние Хемминга |
30 |
|||||||
Сравнить их побитово и посчитать расстояние Хемминга программой на Python:
Рисунок 5 – подсчет расстояния Хемминга
Необходимо проанализировать качество шифрования – разделить расстояние Хемминга на длину сообщения. 30/64*100% ≈ 47%. Это удовлетворительный результат шифрования (цель – 50%)
ЗАДАНИЕ 12–14
Заменить один символ в исходном сообщении и нажать кнопку «Шифрование»
Рисунок 6 – измененное сообщение и исходное ключевое слово (шифрование)
Таблица 2 – перевод символов сообщения до и после шифровки в 16-ричные и 2-чные числа с последующим подсчетом расстоянием Хемминга
Шифр. сообщение |
a |
n |
a |
s |
t |
b |
a |
a |
16-чный код |
61 |
6E |
61 |
73 |
74 |
62 |
61 |
61 |
2-чный код |
01100001 |
01101110 |
01100001 |
01110011 |
01110100 |
01100010 |
01100001 |
01100001 |
Дешифр. сообщение |
A |
b |
y |
l |
/ |
ж |
в |
Ю |
16-чный код |
41 |
DC |
F3 |
7F |
2F |
E6 |
E2 |
DE |
2-чный код |
01000001 |
11011100 |
11110011 |
01111111 |
00101111 |
11100110 |
11100010 |
11011110 |
Расстояние Хемминга |
27 |
|||||||
Необходимо проанализировать качество шифрования – разделить расстояние Хемминга на длину сообщения. 28/64*100% ≈ 42%. Это удовлетворительный результат шифрования (цель – 50%)
ЗАДАНИЯ 15–17
Изменить ключевое слово и ввести исходное сообщение:
Рисунок 7 – исходное сообщение и измененное ключевое слово
Таблица 3 – перевод символов сообщения до и после шифровки в 16-ричные и 2-чные числа с последующим подсчетом расстоянием Хемминга
Шифр. сообщение |
a |
n |
a |
s |
t |
b |
a |
l |
16-чный код |
61 |
6E |
61 |
73 |
74 |
62 |
61 |
6C |
2-чный код |
01100001 |
01101110 |
01100001 |
01110011 |
01110100 |
01100010 |
01100001 |
01101100 |
Зашифр. сообщение |
i |
} |
j |
2 |
f |
– |
h |
c |
16-чный код |
3B |
7D |
BC |
32 |
66 |
97 |
68 |
F1 |
2-чный код |
00111011 |
01111101 |
10111100 |
00110010 |
01100110 |
10010111 |
01101000 |
11110001 |
Расстояние Хемминга |
30 |
|||||||
Необходимо проанализировать качество шифрования – разделить расстояние Хемминга на длину сообщения. 30/64*100% ≈ 47%. Это удовлетворительный результат шифрования (цель – 50%)
ЗАДАНИЯ 18–20
В окне «Дешифруемое сообщение» ввести исходное сообщение», в окне «Ключевое слово» ввести исходный ключ
Рисунок 8 – исходное зашифрованное и дешифрованное сообщения, исходный ключ
Таблица 4 – перевод символов сообщения до и после дешифровки в 16-ричные и 2-чные числа с последующим подсчетом расстоянием Хемминга
Дешифр. сообщение |
a |
n |
a |
s |
t |
b |
a |
l |
16-чный код |
61 |
6E |
61 |
73 |
74 |
62 |
61 |
6C |
2-чный код |
01100001 |
01101110 |
01100001 |
01110011 |
01110100 |
01100010 |
01100001 |
01101100 |
Шифр. сообщение |
т |
л |
] |
+ |
, |
® |
o |
D |
16-чный код |
F2 |
EB |
5D |
10 |
2C |
AE |
6F |
44 |
2-чный код |
11110010 |
11101011 |
01011101 |
00010000 |
00101100 |
10101110 |
01101111 |
01000100 |
Расстояние Хемминга |
27 |
|||||||
Необходимо проанализировать качество шифрования – разделить расстояние Хемминга на длину сообщения. 27/64*100% ≈ 42%. Это удовлетворительный результат шифрования (цель – 50%)
В окне «Дешифруемое сообщение» изменить сообщение сообщение, в окне «Ключевое слово» ввести исходный ключ:
Рисунок 9 – измененное дешифруемое сообщение, исходный ключ
Таблица 5 – перевод символов сообщения до и после дешифровки в 16-ричные и 2-чные числа с последующим подсчетом расстоянием Хемминга
Дешифр. сообщение |
a |
n |
a |
s |
t |
b |
a |
a |
16-чный код |
61 |
6E |
61 |
73 |
74 |
62 |
61 |
61 |
2-чный код |
01100001 |
01101110 |
01100001 |
01110011 |
01110100 |
01100010 |
01100001 |
00011110 |
Шифр. сообщение |
< |
| |
] |
+ |
, |
® |
o |
D |
16-чный код |
8B |
88 |
54 |
64 |
76 |
F1 |
DD |
1E |
2-чный код |
10001011 |
10001000 |
01010100 |
01100100 |
01110110 |
11110001 |
11011101 |
00011110 |
Расстояние Хемминга |
28 |
|||||||
Необходимо проанализировать качество шифрования – разделить расстояние Хемминга на длину сообщения. 28/64*100% ≈ 44%. Это удовлетворительный результат шифрования (цель – 50%)
В окне «Дешифруемое сообщение» ввести исходное сообщение, в окне «Ключевое слово» ввести измененный на одну букву ключ:
Рисунок 10 – исходное дешифруемое сообщение, измененное ключевое слово
Таблица 6 – перевод символов сообщения до и после дешифровки в 16-ричные и 2-чные числа с последующим подсчетом расстоянием Хемминга
Дешифр. сообщение |
a |
n |
a |
s |
t |
b |
a |
l |
16-чный код |
61 |
6E |
61 |
73 |
74 |
62 |
61 |
6C |
2-чный код |
01100001 |
01101110 |
01100001 |
01110011 |
01110100 |
01100010 |
01100001 |
01101100 |
Шифр. сообщение |
u |
Z |
B |
3 |
№ |
Q |
t |
% |
16-чный код |
75 |
5A |
42 |
33 |
B9 |
51 |
74 |
25 |
2-чный код |
01110101 |
01011010 |
01000010 |
00110011 |
10111001 |
01010001 |
01110100 |
00100101 |
Расстояние Хемминга |
24 |
|||||||
Необходимо проанализировать качество шифрования – разделить расстояние Хемминга на длину сообщения. 24/64*100% ≈ 38%. Это неудовлетворительный результат шифрования (цель – 50%)
ЗАДАНИЕ 21
Пройти тестирование в программе DESTUTOR и прикрепить результаты теста. Ввести начальные данные:
Рисунок 11 – ввод начальных данных
Прикрепить отчет о результатах тестирования. Данные результаты показывают глубокое усвоение темы:
Рисунок 12 – отчет о прохождении тестирования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе работы был изучен алгоритм шифрования Data Encryption System. Сначала было зашифровано исходное сообщение исходным ключом, затем зашифровано измененное сообщение исходным ключом, а затем – исходное сообщение измененным ключом.
После экспериментов с шифрованием провелись эксперименты по дешифрованию сообщений – в поле «Дешифруемое сообщение» было введено исходное сообщение и проведена дешифрация сообщения. Затем в дешифруемом сообщении была изменена буква с сохранением ключа, а в третьем опыте был изменен ключ, а дешифруемое сообщение было изменено на изначальное.
После каждого акта шифрования/дешифрования результаты переводились в двоичную систему исчисления и сравнивались расстояния Хемминга. Алгоритм показал в 5/6 случаев удовлетворительную эффективность (от 40 до 50% измененных битов).
В конце выполнения работы было пройдено тестирование, показавшее, что тема была качественно усвоена.