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

107 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

46781. Защита экологических прав граждан в судах общей юрисдикции 30.25 KB
  Особенности правового режима животного мира Юридическое понятие животного мира определено в Федеральном законе О животном мире. Отношения в области охраны и использования объектов животного мира содержащихся в полувольных условиях или искусственно созданной среде обитания в целях сохранения ресурса и генетического фонда объектов животного мира и в иных научных и воспитательных целях регулируются названным Федеральным законом другими федеральными законами и иными нормативными правовыми актами РФ а также законами и нормативными правовыми...
46783. Экономический рост – обобщающий результат функционирования национальной экономики 31.64 KB
  Экономическая наука выделяет два основных типа экономического роста: экстенсивный и интенсивный. Главное здесь совершенствование технологии производства повышение основных факторов производства. В экономической теории существуют два основных типа равновесных моделей экономического роста: неоклассические и неокейнсианские. В макроэкономической теории выделяются два основных типа равновесных траекторий экономического роста: устойчивые и неустойчивые.
46786. Imperative sentences 30.5 KB
  Impertive sentences express commnds which convey the desire of the speker to mke someone generlly the listener perform n ction. Besides commnds proper impertive sentences my express prohibition request n invittion wrning persusion etc. Be quick Formlly commnds re mrked by the predicte verb in the impertive mood positive or negtive the reference to the second person lck of subject nd the use of the uxiliry do in negtive in emphtic sentences with the verb to be. Commnds re generlly chrcterized by the flling tone lthough the rising...
46789. Системное и смысловое строение сознания 30.5 KB
  Системное и смысловое строение сознания. Выготский определил область своего исследования как вершинную психологию психологию сознания. Согласно ему становление сознания является существенной линией развития человека. Под системным строением сознания Выготский понимал своеобразное отношение отдельных функций друг к другу то есть то что на каждой возрастной ступени определенные функции стоят в известном отношении друг к другу образуют определенную систему сознания.