1.3 Классическая техника шифрования. Применение подстановок.
При подстановке отдельные буквы открытого текста заменяются другими буквами или числами, либо какими-то иными символами. Если открытый текст рассматривается как последовательность битов, то постановка сводится к замене заданных последовательностей битов открытого текста заданными последовательностями битов шифрованного текста.
Шифр Цезаря.
Самым древним и самым простым из известных подстановочных шифров является шифр, использовавшийся Юлием Цезарем. В шифре цезаря каждая буква алфавита заменяется буквой, которая находится на три позиции дальше в этом же алфавите. При этом алфавит считается «циклическим», т.е. за буквой Я следует буква А. Например, для 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
|
шифрование происходит следующим образом:
Открытый текст:
|
К
|
Р
|
И
|
П
|
Т
|
О
|
Г
|
Р
|
А
|
Ф
|
И
|
Я
|
Шифрованный текст:
|
Н
|
У
|
Л
|
Т
|
Х
|
С
|
Ж
|
У
|
Г
|
Ч
|
Л
|
В
|
Определить преобразование можно, перечислив все варианты, как показано ниже.
Открытый текст:
|
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
|
Шифрованный текст:
|
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
|
А
|
Б
|
В
|
Если каждой букве назначить числовой эквивалент (А = 1, Б = 2 и т.д.), то алгоритм шифрования можно выразить следующими формулами. Каждая буква открытого текста Pзаменяется буквой шифрованного текста C:
C = E(P) = (P+3) mod (26).
В общем случае сдвиг может быть любым, поэтому общий алгоритм Цезаря записывается формулой
C = E(P) = (P+k) mod (26),
где k принимает значения в диапазоне от 1 до 33 (для рассмотренного алфавита). Алгоритм дешифрования также прост:
P = D(C) = (C-k) mod (26).
Если известно, что определенный текст был зашифрован с помощью шифра Цезаря, то с помощью простого перебора всех вариантов раскрыть шифр очень просто – для этого достаточно проверить 33 возможный вариант ключа.
Применение метода последовательного перебора всех возможных вариантов оправдано следующими тремя важными характеристиками данного шифра.
Известны алгоритмы шифрования и дешифрования.
Необходимо перебрать всего 31 вариант.
Язык открытого текста известен и легко узнаваем.
В большинстве случаев, когда речь идет о защите компьютерной информации, можно предполагать, что алгоритм известен. Единственное, что делает криптоанализ на основе метода последовательного перебора практически бесполезным – это применение алгоритма, для которого требуется перебрать слишком много ключей.
Задания
Зашифровать следующий текст методом Цезаря.
Для выбора варианта используется номер по журналу.
Вари-ант
|
Текст для шифрования
|
Длина ключа
|
|
Мне не нужно ни лошадей, ни яхт, на все это у меня нет времени. Мне нужна мастерская! Эдисон
|
11
|
|
Каждый человек может заблуждаться, но упорствовать в заблуждении может только глупец. Цицерон
|
9
|
|
Не телесные силы и не деньги делают людей счастливыми, но правота и многосторонняя мудрость. Демокрит
|
6
|
|
Никто не может быть ни всезнающим, ни всемогущим. Вергилий
|
5
|
|
Всегда есть риск, даже в самых безопасных вещах. ЭверардоГоут
|
12
|
|
Жизнь не зрелище и не праздник, жизнь – трудное занятие. Сантаяна
|
13
|
|
Жизнь – не те дни, что прошли, а те, что запомнились. А.А. Павленко
|
15
|
|
Каждому хочется быть справедливым, да не каждому удается. Джон Голсуорси
|
17
|
|
Юмор – это спасательный круг на волнах жизни. Вильгельм Раабе
|
18
|
|
Вражда с родными гораздо тягостнее, чем с чужими. Демокрит
|
6
|
|
Во всяком деле, коль знаешь мало, держись проверенного. БальтасарГрасиан
|
19
|
|
Жизнь – гора: поднимаешься медленно, спускаешься быстро. Ги де Мопассан
|
7
|
|
Суть человеческого естества – в движении. Полный покой означает смерть. Блез Паскаль
|
21
|
|
Людям куда легче ограничить свою благодарность, нежели свои надежды и желания. Франсуа де Ларошфуко
|
14
|
|
Жизнь – это то, что люди больше всего стремятся сохранить и меньше всего берегут. Жан де Лабрюйер
|
12
|
|
Из личных качеств лучше всего способствует счастью веселый нрав. Шопенгауэр
|
4
|
|
Лучше с разумом быть несчастным, чем без разума быть счастливым. Эпикур
|
8
|
|
Здоровый нищий счастливее больного короля. Шопенгауэр
|
9
|
|
Любовь есть не что иное, как желание счастья другому лицу.
|
10
|
|
Высшее счастье в жизни – это уверенность в том, что вас любят ради вас самих. В. Гюго
|
12
|
|
Человек, посвятивший себя погоне за полным счастьем, будет несчастнейшим из людей. А. Сталь
|
13
|
|
Идеал – движение. Горе и счастье одинаково могут закрыть путь. Пришвин
|
10
|
|
Счастье завоевывается и вырабатывается, а не получается из рук благодетеля. Писарев
|
14
|
|
Человек живет настоящей жизнью, если он счастлив чужим счастьем. Гете
|
7
|
|
Перед лицом иных несчастий как-то стыдно быть счастливым. Ж. Лабрюйер
|
6
|
|
Легко народом править, если он одною общей страстью увлечен. Лермонтов
|
5
|
|
Важнейшим элементом любого творчества является интуиция. Лифшиц
|
7
|
Достарыңызбен бөлісу: |