Міністерство освіти І науки україни одеський національний політехнічний університет методичні вказівки

Вид материала

Документы

Содержание Розділ 1. Шифри простої заміни Теоретичні відомості. Шифр Цезаря Завдання до лабораторної роботи №1 Лабораторна робота № 2. Теоретичні відомості. Шифр Віженера Завдання до лабораторної роботи №2 Розділ 2. Шифри складної заміни Теоретичні відомості. Парний шифр Завдання до лабораторної роботи №3 Лабораторная работа № 4. Теоретичні відомості. Шифр підстановки (квадрат Полібія) Завдання до лабораторної роботи №4 Лабораторная работа № 5. Завдання до лабораторної роботи №5 Розділ 3. Шифри перестановки Теоретичні відомості. Постовпцова транспозиція Завдання до лабораторної роботи №6

Подобный материал:

• Міністерство освіти, науки, молоді та спорту україни одеський національний політехнічний, 318.93kb.
• Міністерство освіти І науки україни одеський національний політехнічний університет, 358.95kb.
• Міністерство освіти І науки україни одеський національний політехнічний університет, 388.95kb.
• Міністерство освіти та науки україни національний технічний університет “Харківський, 548.54kb.
• Міністерство освіти та науки України Одеський Національний Політехнічний Університет, 1272.8kb.
• Міністерство освіти І науки україни івано-Франківський національний технічний університет, 504.1kb.
• Міністерство освіти І науки україни національний технічний університет україни „київський, 508.45kb.
• Міністерство освіти І науки україни одеський державний економічний університет, 143.42kb.
• Міністерство освіти І науки україни одеський національний університет ім. І.І. Мечникова, 510.69kb.
• Міністерство освіти І науки україни національний університет харчових технологій методичні, 215.46kb.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ

ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ЛАБОРАТОРНИХ ЗАНЯТЬ

ЗА КУРСОМ «ЗАХИСТ ІНФОРМАЦІЇ»


Одеса ОНПУ 2009

МІНЕСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ

ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ЛАБОРАТОРНИХ ЗАНЯТЬ

ЗА КУРСОМ «ЗАХИСТ ІНФОРМАЦІЇ»

для студентів спеціальності 6.040302 - Інформатика


Затверджено

на засіданні кафедри ІММЗІС

протокол №2 від 29 вересня 2009р.


Одеса ОНПУ 2009

Методичні вказівки до лабораторних робіт за темою «Криптографічні алгоритми» за курсом «Захист інформації» для студентів спеціальності 6.040302. / Укл. О.Ю. Лебедєва - Одеса: ОНПУ, 2009 — 8 с.


Укладач: О.Ю. Лебедєва


ЗМІСТ

Розділ 1. Шифри простої заміни

Лабораторна робота № 1.

Тема: Ознайомлення з методом шифрування даних «Шифр Цезаря».

Мета: Знати та вміти використовувати метод шифрування даних «Шифр Цезаря»

Теоретичні відомості. Шифр Цезаря

Шифр Цезаря (Caezar, 100-44 рр. до н.е.) реалізує кодування фрази шляхом «зрушення» усіх букв фрази на певне число kk (у оригінальному шифрі Цезаря це число kk дорівнювало 3). Якщо буква шифрованої фрази має в алфавіті позицію jj, то вона в «шифровці» замінюватиметься буквою, що знаходиться в алфавіті на позиції jj + kk.

Нехай kk = 3 і фразою для шифрування буде «i remember that september». Використовуватимемо латинські букви із стандартним проходженням букв в алфавіті. Результати шифрування вказаної вище фрази показані нижче в таблиці:

1	i		r	e	m	e	m	b	e	r		t	h	a	t
2	9	0	18	5	13	5	13	2	5	18	0	20	8	1	20	0
3	12	3	21	8	16	8	16	5	8	21	3	23	11	4	23	3
4	12	3	21	8	16	8	16	5	8	21	3	23	11	4	23	3
5	l	c	u	h	p	h	p	e	h	u	c	w	k	d	w	c

1	s	e	p	t	e	m	b	e	r
2	19	5	16	20	5	13	2	5	18
3	22	8	19	23	8	16	5	8	21
4	22	8	19	23	8	16	5	8	21
5	v	h	s	w	h	p	e	h	u

Пояснення до таблиці:

1-й рядок - фраза для шифрування;

2-й рядок - номери букв фрази для шифрування в латинському алфавіті;

3-й рядок - номери букв фрази для шифрування, збільшені на 3;

4-й рядок - результат «ділення по модулю 27» чисел 3-го рядка;

5-й рядок - зашифрована фраза.

Завдання до лабораторної роботи №1

Написати програму для шифрування любої інформації, яка зберігається у файлі за допомогою метода «Шифр Цезаря». Необхідно реалізувати як шифрування так і дешифрування.


Лабораторна робота № 2.

Тема: Ознайомлення з методом шифрування даних «Шифр Віженера».

Мета: Знати та вміти використовувати метод шифрування даних «Шифр Віженера»

Теоретичні відомості. Шифр Віженера

Шифр Віженера реалізує кодування фрази шляхом «індивідуального зрушення» букв, причому величина зрушень визначається номерами (положенням) букв в ключовому слові (фразі). Візьмемо, наприклад, ключове слово «leonid» (латиниця) і кодовану фразу «I remember that September». Букви ключового слова мають наступні номери в латинському алфавіті: 12,5,15,14,9,4. Шифрування по Віженеру полягає в «зрушенні» першої букви кодованої фрази на 12 позицій, тобто в заміні букви «i» (9-а позиція) на букву «u», що знаходиться в 9+12=21-й позиції, в заміні пропуску « » (другої букви кодованої фрази, 0-а позиція) на букву «e», що знаходиться в 0+5=5-й позиції і так далі. При «вичерпанні» букв ключового слова, останнє використовується знову і знову до тих пір, поки не будуть закодовані всі букви кодованої фрази. Результати шифрування вказаної вище фрази показані нижче в таблиці:

1	i		r	e	m	e	m	b	e	r		t	h	a	t
2	9	0	18	5	13	5	13	2	5	18	0	20	8	1	20	0
3	l	e	o	n	i	d	l	e	o	n	i	d	l	e	o	n
4	12	5	15	14	9	4	12	5	15	14	9	4	12	5	15	14
5	21	5	33	19	22	9	25	7	20	32	9	24	20	6	35	14
6	21	5	6	19	22	9	25	7	20	5	9	24	20	6	8	14
7	u	e	f	s	v	i	y	g	t	e	i	x	t	f	h	n

1	s	e	p	t	e	m	b	e	r
2	19	5	16	20	5	13	2	5	18
3	i	d	l	e	o	n	i	d	l
4	9	4	12	5	15	14	9	4	12
5	28	9	28	25	20	27	11	9	30
6	1	9	1	25	20	0	11	9	3
7	a	i	a	y	t		k	i	c

Пояснення до таблиці.

1-й рядок - фраза для шифрування;

2-й рядок - номери букв фрази для шифрування в латинському алфавіті;

3-й рядок - ключове слово з довжиною рівній довжині фрази;

4-й рядок - номери букв ключового слова в алфавіті;

5-й рядок - сума номерів 2-го і 4-го рядків у відповідних стовпцях;

6-й рядок - результат «ділення по модулю 27» чисел 5-го рядка;

7-й рядок - зашифрована фраза.


Таким чином, «шифровка» матиме вигляд «uefsviygteixtfhnaiayt kic».

Декодування «шифровки» проводимо «аналогічно» кодуванню фрази.

Завдання до лабораторної роботи №2

Написати програму для шифрування любої інформації, яка зберігається у файлі за допомогою метода «Шифр Віженера». Необхідно реалізувати як шифрування так і дешифрування.

Розділ 2. Шифри складної заміни

Лабораторна робота № 3.

Тема: Ознайомлення з методом шифрування даних «Парний шифр».

Мета: Знати та вміти використовувати метод шифрування даних «Парний шифр»

Теоретичні відомості. Парний шифр

Ключем є фраза, що містить не менше половини різних букв алфавіту повідомлення. Підписуючи під цими буквами букви в алфавітному порядку, що не увійшли до ключа, отримуємо розбиття букв алфавіту на пари. Кодування - заміна кожної букви початкового повідомлення на її парну.

Наприклад: вибираючи як ключ фразу «железный шпиц дома лежит», отримаємо розбиття основних букв російського алфавіту на пари, як вказано нижче



Тому повідомлення «Встреча отменяется, явка раскрыта», переходить в наступний шифротекст: «ЕЫЯНВ ЦЮЬЯЭ ВРТВЯ ЫТТЕЗ ЮНЮЫЗ НСЯЮ»

Очевидно, що як ключ можна також використовувати будь-яку фразу, в якій є не менше 15 різних букв основного алфавіту

Завдання до лабораторної роботи №3

Написати програму для шифрування любої інформації, яка зберігається у файлі за допомогою метода «Парний шифр».Шифрувати на основі матриці-ключа (російський алфавіт, розділові знаки, цифри). Необхідно реалізувати як шифрування так і дешифрування.


Лабораторная работа № 4.

Тема: Ознайомлення з методом шифрування даних «Шифр підстановки (квадрат Полібія)».

Мета: Знати та вміти використовувати метод шифрування даних «Шифр підстановки (квадрат Полібія)»

Теоретичні відомості. Шифр підстановки (квадрат Полібія)

Алфавіт початкового повідомлення записати у вигляді матриці. Кожну букву кодувати парою чисел (рядок, стовпець).

Наприклад, візьмемо квадрат 5х5, стовпці і рядки якого нумерувалися від 1 до 5. У кожну клітка цього квадрата записувалася одна буква.



Зашифруємо фразу Декарта «Cogito, ergo sum» («Я мислю, отже, існую»). Тоді результатом буде послідовність чисел

Завдання до лабораторної роботи №4

Написати програму для шифрування любої інформації, яка зберігається у файлі за допомогою метода «Шифр підстановки (квадрат Полібія)».Шифрувати на основі матриці-ключа (російський алфавіт, розділові знаки, цифри). Необхідно реалізувати як шифрування так і дешифрування.


Лабораторная работа № 5.

Тема: Ознайомлення з методом шифрування даних «XOR-кодування. (Схема С. Р. Вернама)».

Мета: Знати та вміти використовувати метод шифрування даних «XOR-кодування. (Схема С. Р. Вернама)»

Теоретичні відомості. XOR-кодування. (Схема С. Р. Вернама)

Представити повідомлення і ключ в двійковому вигляді. Кожен біт повідомлення перетвориться з використанням нового біта ключа за наступним правилом : 0+0=0, 0+1=1, 1+0=1, 1+1=0.

Завдання до лабораторної роботи №5

Написати програму для шифрування любої інформації, яка зберігається у файлі за допомогою метода «XOR-кодування. (Схема С. Р. Вернама)». Шифрувати на основі матриці-ключа (російський алфавіт, розділові знаки, цифри). Необхідно реалізувати як шифрування так і дешифрування.

Розділ 3. Шифри перестановки

Лабораторная работа № 6.

Тема: Ознайомлення з методом шифрування даних «Постовпцова транспозиція».

Мета: Знати та вміти використовувати метод шифрування даних «Постовпцова транспозиція»

Теоретичні відомості. Постовпцова транспозиція

Вибирається слово-ключ. Формується матриця, з числом стовпців рівним числу букв в ключі. Початкове повідомлення посимвольний заноситься в цю матрицю. Потім стовпці цієї матриці переставляються відповідно до алфавітного порядку букв слова-ключа.

Наприклад: зашифруємо фразу «Дела давно минувших дней преданья старины глубокой». З ключовим словом «Пушкин». Використовуючи розташування букв цього ключа в алфавіті, отримаємо набір чисел [4 5 6 2 1 3]



Тоді шифрована фраза має вигляд:

дихрянов амипьибб андесыкг двундтго енвеаалй лошйнруа

Завдання до лабораторної роботи №6

Написати програму для шифрування любої інформації, яка зберігається у файлі за допомогою метода «Постовпцова транспозиція». Необхідно реалізувати як шифрування так і дешифрування.

Список літератури

1. В.Жельников. Криптография от папи руса до компьютера. - М.: ABF, 1996. - 330 с.
   
2. Нечаев В.И. Элементы криптографии: Основы теории защиты информации. М.: Высш. шк., 1999. 108 с.
   
3. Молдовян А.А., Молдовян Н.А., Советов Б.Я. Криптография. - Спб.: издательство Лань, 2000.
   
4. Дориченко С.А., Ященко В.В. 25 этюдов о шифрах. - М.:ТЕИС, 1994.