Практика Введение в криптографию Шифр Цезаря

Т0

ш

и

ф

р

г

р

о

н

с

ф

е

л

ь

д

а

К

1

4

3

5

7

1

4

3

5

7

1

4

3

5

7

Т

щ

м

ч

х

к

с

т

р

ц

э

ж

п

я

й

з

Т0

C

Y

B

E

R

S

E

C

U

R

I

T

Y

К

1

4

3

5

7

1

4

3

5

7

1

4

3

Т

D

C

E

J

Y

T

I

F

Z

Y

J

X

B

Шифр перестановки
Шифр перестановки — это метод симметричного шифрования, в котором элементы исходного открытого текста меняют местами. Элементами текста могут быть отдельные символы (самый распространённый случай), пары букв, тройки букв, комбинирование этих случаев и так далее. Типичными примерами перестановки являются анаграммы. В классической криптографии шифры перестановки можно разделить на два класса:

• 
  Шифры одинарной (простой) перестановки — при шифровании символы открытого текста перемещаются с исходных позиций в новые один раз.
  
• 
  Шифры множественной (сложной) перестановки — при шифровании символы открытого текста перемещаются с исходных позиций в новые несколько раз.
  

Шифр табличной маршрутной перестановки (шифр простой перестановки)
Наибольшее распространение получили маршрутные шифры перестановки, основанные на прямоугольниках (таблицах). Например, можно записать сообщение в прямоугольную таблицу по маршруту: по вертикалям начиная с верхнего левого угла, поочередно сверху вниз. Сообщение будем списывать по маршруту: по горизонтали, начиная с верхнего левого угла, поочередно слева направо.
= АХМЕДОВА_НОЗИМА_ К = 4х4 (размер таблицы)

А	Д	­­_	И					А	Д	­­_	И
Х	О	Н	М					Х	О	Н	М
М	В	О	А					М	В	О	А
Е	А	З	_					Е	А	З	_

Шифр перестановки с ключом

Шифрование
= АХМЕДОВА_НОЗИМА_ = НОЗИ

Н	О	З	И
3	4	1	2
А	Д	­­_	И
Х	О	Н	М
М	В	О	А
Е	А	З	_

З	И	Н	О
1	2	3	4
­_	И	А	Д
Н	М	Х	О
О	А	М	В
З	_	Е	А

=_И АДНМХООАМВЗ_ЕА


Дешифрование

З	И	Н	О
1	2	3	4
­_	И	А	Д
Н	М	Х	О
О	А	М	В
З	_	Е	А

Н	О	З	И
3	4	1	2
А	Д	­­_	И
Х	О	Н	М
М	В	О	А
Е	А	З	_

= АХМЕДОВА_НОЗИМА_

Шифр двойной перестановки

Шифрование
= АХМЕДОВА_НОЗИМА_ К₁ = 2;1;4;3 К₂ = 3;4;1;2

3 4 1 2 2 А Х ­­ М Е 1 Д О В А 4 _ Н О З 3 И М А _ 1 2 3 4 1 В А Д О 2 ­­ М Е А Х 3 А _ И М 4 О З _ Н	3	4	1	2
1	Д	О	В	А
2	А	Х	­­ М	Е
3	И	М	А	_
4	_	Н	О	З

= ВАДО МЕАХ А_ИМ ОЗ_Н

Дешифрование
= ВАДО МЕАХ А_ИМ ОЗ_Н К₁ = 2;1;4;3 К₂ = 3;4;1;2

1 2 3 4 1 В А Д О 2 ­­ М Е А Х 3 А _ И М 4 О З _ Н 3 4 1 2 2 А Х ­­ М Е 1 Д О В А 4 _ Н О З 3 И М А _	3	4	1	2
1	Д	О	В	А
2	А	Х	­­ М	Е
3	И	М	А	_
4	_	Н	О	З

= АХМЕДОВА_НОЗИМА_

Шифр Вернама
Шифр Вернама — система симметричного шифрования, изобретённая в 1917 году сотрудником AT&T Гилбертом Вернамом.
Шифр является разновидностью криптосистемы одноразовых блокнотов. В нём используется булева функция «Исключающее ИЛИ». Шифр Вернама является примером системы с абсолютной криптографической стойкостью. При этом он считается одной из простейших криптосистем.
Для получения шифротекста открытый текст объединяется операцией «исключающее ИЛИ» с секретным ключом. Так, например, при применении ключа (11101) на букву «А» (11000) получаем зашифрованное сообщение (00101): (11101) XOR (11000) = 00101. {\displaystyle (11000)\oplus (11101)=(00101)}Зная, что для принимаемого сообщения имеем ключ (11101), легко получить исходное сообщение той же операцией: {\displaystyle (00101)\oplus (11101)=(11000)}Для абсолютной криптографической стойкости ключ должен обладать тремя критически важными свойствами:

1. 
   Иметь случайное равномерное распределение: {\displaystyle P_{k}(k)=1/2^{N}} где k — ключ, а N — количество бинарных символов в ключе;
   
2. 
   Совпадать по размеру с заданным открытым текстом;
   
3. 
   Применяться только один раз.
   

A	0	00000
B	1	00001
C	2	00010
D	3	00011
E	4	00100
F	5	00101
G	6	00110
H	7	00111
I	8	01000
J	9	01001
K	10	01010
L	11	01011
M	12	01100
N	13	01101
O	14	01110
P	15	01111
Q	16	10000
R	17	10001
S	18	10010
T	19	10011
U	20	10100
V	21	10101
W	22	10110
X	23	10111
Y	24	11000
Z	25	11001
#	26	11010
!	27	11011
_	28	11100
@	29	11101
?	30	11110
*	31	11111