ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Тема:         Методы криптографического преобразования данных

Цель:         изучить методы криптографического преобразования данных.

Оборудование: персональный компьютер, ОС Windows 7.

Вид работы: групповой

Время выполнения: 4 часа

Симметричный шифр - способ шифрования, в котором для шифрования и расшифрования применяется один и тот же криптографический ключ. До изобретения схемы асимметричного шифрования единственным существовавшим способом являлось симметричное шифрование. Ключ алгоритма должен сохраняться в секрете обеими сторонами. Ключ алгоритма выбирается сторонами до начала обмена сообщениями.

Полная утрата всех статистических закономерностей исходного сообщения является важным требованием к симметричному шифру. Для достижения такого шифр должен иметь «эффект лавины» — сильное изменение шифроблока при 1битном изменении входных данных (в идеале должны меняться значения 1/2 бит шифроблока).

Также важным требованием является отсутствие линейности (то есть условия f(a) xor f(b) == f (a xor b)), в противном случае облегчается применение дифференциального криптоанализа к шифру.

В настоящее время симметричные шифры — это:

- блочные шифры. Обрабатывают информацию блоками определённой длины (обычно 64, 128 бит), применяя к блоку ключ в установленном порядке, как правило, несколькими циклами перемешивания и подстановки, называемыми раундами.

Результатом повторения раундов является лавинный эффект — нарастающая потеря соответствия битов между блоками открытых и зашифрованных данных.

- поточные шифры, в которых шифрование проводится над каждым битом либо байтом исходного (открытого) текста с использованием гаммирования.Поточный шифр может быть легко создан на основе блочного (например, ГОСТ 28147-86 в режиме гаммирования), запущенного в специальном режиме.

Типичным способом построения алгоритмов симметричного шифрования является сеть Фейстеля. Алгоритм строит схему шифрования на основе функции F(D, K), где D — порция данных, размеров вдвое меньше блока шифрования, а K — «ключ прохода» для данного прохода. От функции не требуется обратимость — обратная ей функция может быть неизвестна. Достоинства сети Фейстеля — почти полное совпадение дешифровки с шифрованием (единственное отличие — обратный порядок «ключей прохода» в расписании), что сильно облегчает аппаратную реализацию.

Операция перестановки перемешивает биты сообщения по некоему закону. В аппаратных реализациях она тривиально реализуется как перепутывание проводников. Именно операции перестановки дают возможность достижения «эффекта лавины». Операция перестановки линейна — f(a) xor f(b) == f(a xor b)

Задания:

1.   Пусть исходный алфавит содержит следующие символы:

-     АБВГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ

Зашифруйте с помощью шифра Вижинера и ключа ЯБЛОКО сообщения:

-     КРИПТОСТОЙКОСТЬ

-     ГАММИРОВАНИЕ

2.   Пусть исходный алфавит состоит из следующих знаков (символ "_" (подчеркивание) будем использовать для пробела):

-     АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ_

Расшифруйте сообщения, зашифрованные с помощью шифра Вижинера и ключа ОРЕХ:

-     ШВМБУЖНЯ

-     ЯБХЪШЮМХ

3.   Первый байт фрагмента текста в шестнадцатеричном виде имеет вид А5. На него накладывается по модулю два 4-х битовая гамма 0111 (в двоичном виде). Что получится после шифрования?

4.   Первый байт фрагмента текста, зашифрованного методом гаммирования (по модулю 2), в шестнадцатеричном виде имеет вид 9А. До шифрования текст имел первый байт, равный 74 (в шестнадцатеричном виде). Какой ключ использовался при шифровании?

5.   Определите ключи в системе шифрования, использующей перестановку с фиксированным периодом d=5 по парам открытых и зашифрованных сообщений:

-     МОЙ ПАРОЛЬ – ЙПМ ООЬАЛР

-     СИГНАЛ БОЯ – НИСАГО ЛЯБ

6.   Зашифруйте сообщения методом перестановки по таблице 5*5. Ключ указывает порядок считывания столбцов при шифровании.

-     ШИРОКОПОЛОСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (ключ: 41235)

-     ПЕРЕДАЧА ИЗОБРАЖЕНИЯ (ключ: 24513)

Контрольные вопросы

1. Какой шифр называется шифром подстановки?

2. Какой шифр называется шифром перестановки?

3. Какой шифр называется поворотной решеткой?

4. Какой шифр называется шифром вертикальной перестановки?

5. К какому классу шифров относится шифр Цезаря?

Скачано с www.znanio.ru