11652

Шифры простой замены

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа № 1. Шифры простой замены Описание программы CHANGE Программа CHANGE предназначена для выполнения операций зашифровывания/дерасшифровывания на основе шифра простой замены в русском алфавите. Алфавит являющийся внутренними данными программы включае

Русский

2013-04-10

801 KB

119 чел.

Лабораторная работа № 1. Шифры простой замены

Описание программы CHANGE

Программа CHANGE предназначена для выполнения операций зашифровывания/де(рас)шифровывания на основе шифра простой замены в русском алфавите. Алфавит, являющийся внутренними данными программы, включает в себя 32 символа русского алфавита (без буквы [ё]) и символ [пробел]. Для упрощения работы символ [пробел] заменяется символом [_] и используются только прописные символы русского алфавита. В программе предусмотрены 2 режима работы:

  •  режим непосредственной работы с криптограммами и открытыми текстами;
  •  режим тестирования пользователя.

  1.  Режим непосредственной работы с криптограммами.

Этот режим предназначен для работы с криптограммами (де(рас)шифровывание) или открытыми текстами (зашифровывание).

Окно программы CHANGE представлено на рис.1. Рабочая область программы представлена тремя зонами:

  •  зона Криптограмма предназначена для отображения открытых текстов или криптограмм.
  •  зона Статистика русских букв отображает среднюю статистику русских букв в текстах (внутренние данные программы) и статистику русских букв в текущей криптограмме или исходном тексте (вычисляется в программе).
  •  зона Таблица замены отображает состояние текущего ключа и позволяет его изменять.
  1.  

Окно программы CHANGE.

Для зашифровывания исходный текст должен быть подготовлен в формате простого текстового файла, например, с использованием текстового редактора Блокнот. Расширение файла при этом может быть *.txt, либо любым другим, либо вообще отсутствовать.

Для того, чтобы открыть исходный текст, необходимо выполнить команду Открыть криптограмму (рис.2). Если в исходном файле для междусловных символов использовался символ [Пробел], то он заменяется символом [_] и все строчные символы русского алфавита преобразуются в прописные символы, как показано на рис.3. Выполнив команду Сохранить криптограмму, указанные изменения сохраняются в файле простого текстового формата.

  1.  

Команды меню Файл.

  1.  

Окно программы CHANGE с текстом открытого сообщения.

Для зашифровывания текста, необходимо либо сформировать ключ, либо использовать готовый ключ. Ключ содержит 33 известных символа, отражающих замену символов по отношению к алфавитной последовательности. Принято, что символ[_] является последним в этой последовательности: АБВГ…ЭЮЯ_. Формирование ключа можно осуществить разными способами:

  1.  Первый способ — сформировать ключ случайным образом, выполнив команду КлючСформировать случайно (рис.4). Сохранить ключ можно, используя команду КлючСохранить в файл (рис.5). Программа CHANGE сохраняет ключ также в формате простого текстового файла (рис.6). При необходимости использования ключа, необходимо выполнить команду КлючЗагрузить из файла, при этом пары замен символов, соответствующие загруженному ключу, отображаются в зоне Таблица замены программы (рис.7).
  2.  Второй способ — сформировать ключ, выполнив конкретные замены символов в точном соответствии с заданием. Для этого можно использовать зону программы Таблица замены (рис.8). Выполнив необходимые замены символов и, таким образом, сформировав ключ, необходимо сохранить его, выполнив команду КлючСохранить в файл.
  3.  

Команды меню Ключ.

  1.  

Запись текущего значения ключа в файл.

  1.  

Просмотр сгенерированного ключа в текстовом редакторе Блокнот.

  1.  

Генерация ключа случайным образом
(отображение пар замены символов в зоне Таблица замены программы).

  1.  

Формирование ключа в зоне Таблица замены программы CHANGE.

  1.  Третий способ — сформировать ключ в виде строки символов в любом текстовом редакторе и сохранить его в формате простого текстового файла. Для ключа должны использоваться только прописные символы русского алфавита, исключая букву [ё], и в качестве символа [Пробел] необходимо использовать символ [_]. Таким образом, длина строки-ключа равна 33 символа. Для упрощения процедуры безошибочного формирования ключа рекомендуется использовать строку символов, определяющую их прямой порядок в русском алфавите, как показано на рис.8. Затем, выполнив необходимые перестановки символов в строке, сформировать ключ и сохранить его как простой текстовый файл.
  2.  

Просмотр ключа в текстовом редакторе Блокнот.

После того, как ключ сформирован либо загружен в программу CHANGE, для зашифровывания исходного текста необходимо выполнить команду ФайлЗамена, в результате которой на основе исходного текста создается криптограмма. Криптограмма отображается в соответствующей зоне программы (рис.10) и при необходимости может быть сохранена в виде файла. Таблица замены после выполнения команды сбрасывается.

  1.  

Вид окна программы CHANGE после выполнения команды Замена.

Задание1. Исследование статистики русских букв.

Средняя статистика русских букв и статистика русских букв в конкретном тексте и, соответственно, в криптограмме исследуемого текста может отличаться. Это зависит от многих обстоятельств: прежде всего от объёма используемого текста, специфики области и терминологии текста и прочее. Информация о степени отклонения статистики символов конкретного текста от средней статистики могла бы быть использована в методах криптоанализа шифров простой замены.

В таблице приведен пример сравнительной оценки средней статистики и статистики русских символов конкретного текста.

Средняя статистика

Статистика в криптограмме

Средняя статистика

Статистика в криптограмме

_

17,5

15,3

З

1,6

1,4

О

9,0

10,1

Ь

1,6

1,0

Е

7,2

8,3

Б

1,4

0,6

А

6,2

5,6

Г

1,3

1,4

И

6,2

6,5

Ы

1,3

1,8

Н

5,3

6,0

Ч

1,2

1,0

Т

5,3

6,2

Й

1,0

1,4

С

4,5

5,1

Х

0,9

0,9

Р

4,0

4,3

Ж

0,7

0,5

В

3,8

3,9

Ш

0,6

0,1

Л

3,5

2,8

Ю

0,6

0,5

К

2,8

2,8

Ц

0,4

0,5

М

2,6

2,8

Щ

0,3

0,2

Д

2,5

3,0

Э

0,3

0,1

П

2,3

1,8

Ф

0,2

0,6

У

2,1

1,7

Ъ

0,1

0,0

Я

1,8

1,9

  1.  Сравнительная характеристика частотности символов.

Необходимо, согласно варианту задания, используя файл Большинство из нас знает TCP.TXT составить из соответствующих абзацев текст, сохранить его под именем Вариант_XX_фамилия.TXT (номера абзацев сохранить). Исследовать для полученного текста и привести в очёте:

  1.  Частотные характеристики русских символов.
  2.  Относительные отклонения частотных показателей русских символов от средних.

Данные привести в таблице и проиллюстрировать графиком.

Варианты задания:

Вариант

Абзацы

Вариант

Абзацы

Вариант

Абзацы

1

1,2,3,4,5,6

11

2,3,4,6,7,8

21

7,8,9,11,12,13

2

2,3,4,5,6,7

12

3,4,5,7,8,9

22

8,9,10,12,13.14

3

3,4,5,6,7,8

13

4,5,6,8,9,10

23

5,6,7,9,10,11

4

4,5,6,7,8,9

14

6,7,8,10,11,12

24

6,7,8,10,11,12

5

5,6,7,8,9,10

15

7,8,9,11,12,13

25

7,8,9,11,12,13

6

6,7,8,9,10,11

16

8,9,10,12,13,14

26

8,9,10,12,13,14

7

7,8,9,10,11,12

17

3,4,5,7,8,9

27

6,7,8,10,11,12

8

8,9,10,11,12,13

18

4,5,6,8,9,10

28

7,8,9,11,12,13

9

9,10,11,12,13,14

19

5,6,7,9,10,11

29

8,9,10,12,13,14

10

1,2,3,5,6,7

20

6,7,8,10,11,12

30

9,10,11,12,13,14

Задание 2. Зашифровывание открытого текстового сообщения.

Сформировать ключ по принципу циклического смещения алфавитной последовательности на XX символов согласно вариантам:

вариант 1 — на 1 символ;

вариант 2 — на 2 символа;

…,

вариант 30 — на 30 символов.

Выполнить зашифровывание полученного в задании 1 текста на ключе согласно варианту. Сохранить криптограмму под именем Крип_1_XX_фамилия.TXT.

Сформировать ключ случайным образом и выполнить зашифровывание полученного в задании 1 текста на случайном ключе. Сохранить криптограмму под именем Крип_2_XX_фамилия.TXT.

В отчёте привести:

  1.  Первые три абзаца открытого текстового сообщения.
  2.  Первые три абзаца криптограмм 1 и 2.
  3.  Ключи 1 и 2.

Задание 3. Расшифровывание криптограмм.

Расшифровать криптограмму согласно варианту. В отчёте привести:

  1.  Частотные характеристики русских символов расшифрованного текста.
  2.  Относительные отклонения частотных характеристик.
  3.  Историю модификации текущих значений ключа.
  4.  Ключ.

PAGE 4


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

10192. Основные этапы освоения космоса. Жизненный путь и научная деятельность К.Э. Циолковского 34 KB
  Основные этапы освоения космоса. Жизненный путь и научная деятельность К.Э. Циолковского Крупные успехи современной тяжелой авиации всецело связаны с использованием реактивного двигателя. Он основан на принципе движения ракеты т.е. противодействии силе термической р
10193. Создание и совершенствование ЭВМ. Роль электроники и компьютерных технологий в современном мире 47.5 KB
  Создание и совершенствование ЭВМ. Роль электроники и компьютерных технологий в современном мире Логическим результатом эволюции радиоэлектронных технологий стало создание ЭВМ. Назвать точную дату изобретения и автора первой электронной вычислительной машины достат
10194. Формирование и развитие системы наука - техника во второй половине ХХ - начале ХХI вв. Задачи гуманитаризации технических наук на современном этапе 30 KB
  Формирование и развитие системы наука – техника во второй половине ХХ начале ХХI вв. Задачи гуманитаризации технических наук на современном этапе На современном этапе задачи гуманитаризации науки все более и более актуально встают перед всем человечеством. Это связ...
10195. Образ и его представление, место и метод. Психический аспект образа 60.5 KB
  Образ и его представление место и метод Метод в отношении природы Психический аспект образа. Образ и его представление место и метод По утверждению русского философа В.Ф. Эрна в книге Верховное постижение Платона образ пещеры выдуман сами
10196. Философия как мировоззрение 41 KB
  Философия как мировоззрение: Учение теоретическое т.е. наиболее общее представление о мире и о природе человека и перспективах его познания выраженное в категориях. Насущные вопросы с точки зрения науки Критическое отношение к наукам к обучению стремление больш
10197. От досократиков к Аристотелю: основные проблемы и теоретическая необходимость 755 KB
  От досократиков к Аристотелю: основные проблемы и теоретическая необходимость Ранее были представлены вводные замечания и мы можем двигаться производя примерный хронологический обзор различных предыдущих эпох мысли или практик повлиявших на развитие психологиче...
10198. Краткий обзор представление о нравственности в религии 64 KB
  Краткий обзор представление о нравственности в религии План. 1. Введение. Современность о религии и этике 2. Отношение религии к философии и науке. Премудрость и ее два вида Отношение к ее видам в различные времена 3. Краткий исторический обзор религии в отношении ...
10199. Сократ, Платон и Аристотель 705.5 KB
  Сократ Платон и Аристотель Соответствующий контраст между позицией софистов и тем что Сократ вытолкнувший классический период греческой мысли предложил явный объективный идеализм и позицию косвенного реализма впрочем и аналогичные воззрения Платона и Аристотеля...
10200. Вычисление арифметических выражений. Структура следования 50 KB
  Тема: Вычисление арифметических выражений Структура следования Цель работы: освоить линейную алгоритмическую структуру а также работу команд в данной структуре. Образец решения задач. Задача № 1. Найти и выдать на печать значение выражения: Анализ постановки за