Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине «Информационные технологии в технических системах»

КРАТКОЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Шифрование — это способ изменения сообщения или другого документа, обеспечивающее искажение (сокрытие) его содержимого. (Кодирование – это преобразование обычного, понятного, текста в код. При этом подразумевается, что существует взаимно однозначное соответствие между символами текста(данных, чисел, слов) и символьного кода – в этом принципиальное отличие кодирования от шифрования. Шифрование используется человечеством с того самого момента, как появилась первая секретная информация, т. е. такая, доступ к которой должен быть ограничен. Один из самых известных методов шифрования носит имя Цезаря, который если и не сам его изобрел, то активно им пользовался. Не доверяя своим посыльным, он шифровал письма элементарной заменой А на D, В на Е и так далее по всему латинскому алфавиту. При таком кодировании комбинация XYZ была бы записана как АВС, а слово «ключ» превратилось бы в неудобоваримое «нобъ»(прямой код N+3).
Одним из древнейших шифров является шифр Цезаря. Проводя узкую классификацию, шифр можно сравнить с шифром простой замены, потому как используется замена (подстановка) символа другим, находящимся в алфавите на фиксированной позиции от заменяемого.
Своё название шифр получил, как вы уже успели догадаться, в честь римского императора Гая Юлия Цезаря (Julius Caesar). Последний использовал шифр для секретной переписки. Однако современный криптоанализ не расценивает шифр Цезаря как шифр приемлемой стойкости.
Шифр Цезаря подвержен частному анализу, так как является одно-алфавитным шифром подстановки, но это отнюдь не главная «слабость». Так, недостаточное количество ключей - 33 для русского алфавита и 26 для английского – предоставляет возможность проведения атак. Открытый текст вписывается для всех вероятных ключей, а один из вариантов и будет является расшифрованным сообщением [4],[7].
Сопоставляя каждому символу порядковый номер, начиная с 9, шифрование и дешифрование выражается формулами:
Если сопоставить каждому символу алфавита его порядковый номер (нумеруя с 0), то шифрование и дешифрование можно выразить формулами:
Y=x + k (mod n) и X=y – k (mod n), где: X — символ открытого текста,
Y — символ шифрованного текста, n — мощность алфавита,
k — ключ.

Система шифрования Цезаря.

Шифр Цезаря является частным случаем шифра простой замены. При шифровании исходного текста каждая буква заменяется на другую букву того же алфавита по следующему правилу. Заменяющая буква определяется смещением по алфавиту от исходной буквы на N букв. Совокупность возможных подстановок для русского алфавита (m=33), при N=5, приведена в таблице:

	А®Е	И®Н	Р®Х	Ш®Э	_®Д
	Б®Ж	Й®О	С®Ц	Щ®Ю
	В®З	К®П	Т®Ч	Ь®Я
	Г®И	Л®Р	У®Ш	Ы®_
	Д®Й	М®С	Ф®Щ	Ъ®А
	Е®К	Н®Т	Х®Ь	Э®Б
	Ж®Л	О®У	Ц®Ы	Ю®В
	З®М	П®Ф	Ч®Ъ	Я®Г
В соответствии таблицей, криптографическое преобразование Цезаря, при m=33 и N=5, для следующего сообщения: МОСКОВСКИЙ_ИНСТИТУТ_СТАЛИ_И_СПЛАВОВ, будет выглядеть следующим образом: СУЦПУЗЦПНОДНТЦЧНЧШЧДЦЧЕРНДНДЦФРЕЗУЗ.