41653

Методы защиты информации. Шифр Цезаря

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

При шифровании исходного текста каждая буква заменяется другой буквой того же алфавита по следующему правилу. При достижении конца алфавита выполняется циклический переход к его началу.N символы алфавита; N ширина алфавита. Пусть k число позиций сдвига символов алфавита при шифровании 0 k N.

Русский

2013-10-24

233.01 KB

186 чел.

Лабораторная работа №9

Методы защиты информации. Шифр Цезаря.

Цель работы: Освоить технологию шифрования и дешифрования информации в среде Excel с использованием шифра Цезаря.

  

Краткая теория

Шифр Цезаря является частным случаем шифра простой замены (одноалфавитной подстановки). Свое название этот шифр получил по имени римского императора Гая Юлия Цезаря, который использовал этот шифр при переписке.

При шифровании исходного текста каждая буква заменяется другой буквой того же алфавита по следующему правилу. Заменяющая буква определяется путем смещения по алфавиту к концу от исходной буквы на k букв. При достижении конца алфавита выполняется циклический переход к его началу.

Например: пусть A – используемый алфавит:  

                                               A={a1, a2,…,am,...,aN},  

где a1, a2,…,am,...,aN – символы алфавита; N ширина алфавита.  

Пусть k – число позиций сдвига символов алфавита при шифровании, 0<k<N. При шифровании каждый символ алфавита с номером m из кодируемого текста заменяется на символ этого же алфавита с номером m+k.  Если m+k >N, номер символа в алфавите A определяется как m+k-N.  

Для дешифрования текстовой информации номер позиции символа восстанавливаемого текста определяется как m-k. Если m-k<0, то вычисление этого номера производится как m-k+N.

Достоинством этой системы является простота шифрования и дешифрования. К недостаткам системы Цезаря следует отнести:

- подстановки, выполняемые в соответствии с системой Цезаря, не маскируют частот появления различных букв исходного и отрытого текста;

- сохраняется алфавитный порядок в последовательности заменяющих букв;

при изменении значения k изменяются только начальные позиции такой последовательности;

- число возможных ключей k мало;

- шифр Цезаря легко вскрывается на основе анализа частот появления букв в шифре.

 

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Войти в среду Excel. Создать новый документ, перейти на второй лист этого документа. Начиная с ячейки A1 до A40 набрать алфавит, как показано на рисунке 1.

Рис. 1 Алфавит символов шифра Цезаря

Выделить весь диапазон алфавита и назначить ему имя “ABC” командой Вставка→ Имя→ Присвоить (см. рис. ниже).

                               

2. На первом листе документа в ячейке B1 набрать текст, который необходимо зашифровать, например: Гай Юлий Цезарь:”Пришел, увидел, победил!” При наборе текста необходимо использовать только те символы, которые входят в алфавит (см. рис. 2).

Рис. 2. Документ шифрования

3. В ячейке B3 записать формулу «=ПРОПИСН(B1)», функция ПРОПИСН переводит буквенные символы в строке в прописные буквы.  

4. В ячейке D3 записать формулу «=ДЛСТР(B3)», функция ДЛСТР позволяет определить длину строки, что необходимо пользователю, для кодировки исходной строки.

5. В ячейку D4 записать значение сдвига k, например, 5.

6. В столбце А, начиная с ячейки А6, пронумеровать ячейки числами последовательного ряда от 1 до N, где N –  число символов в тексте, включая пробелы. Значение N рассчитано в ячейке D3 и в нашем случае равно 42.

7. В ячейку B6, записать формулу “=ПСТР(B$3;A6;1)”, которая разделяет кодируемый текст на отдельные символы. Скопировать её в ячейки В7-В47.  

8. В ячейку C6 записать формулу “=ПОИСКПОЗ(B6;ABC;0)”. Функция ПОИСКПОЗ из категории «Полный алфавитный перечень» производит поиск индекса (номера позиции) символа в массиве ABC, который был определен на листе 2. Скопировать содержимое ячейки C6 в ячейки C7-C47.

9. Получив номер символа в алфавите ABC, произвести сдвиг нумерации алфавита для кодируемой последовательности символов. В ячейку D6 записать формулу:

“=ЕСЛИ(ПОИСКПОЗ(B6;ABC;0)+$D$4>40;ПОИСКПОЗ(B6;ABC;0)+$D$4-40;ПОИСКПОЗ(B6;ABC;0)+$D$4)”.                                                        (1)

Эта формула производит сдвиг номеров символов алфавита на величину k и определяет номер заменяющего символа из алфавита ABC. Содержимое D6 скопировать в область D7-D47.

10. Выбрать символы из алфавита ABC в соответствии с новыми номерами. В ячейку E6 записать формулу “=ИНДЕКС(ABC;D6)”. Скопировать содержимое ячейки E6 в область E7-E47.  

11. Для получения строки закодированного текста необходимо в ячейку F6 записать “=E6”, в ячейку F7 соответственно – “=F6&E7”. Далее скопировать содержимое ячейки F7, в область F8-F47. В ячейке F47 прочитать зашифрованный

текст.

12. Для проверки шифрования произвести дешифрование полученного текста и сравнить его с исходным. На третьем листе выполнить дешифрование аналогично пунктам 2-11 лабораторной работы. При этом необходимо учесть следующие особенности:  

в п. 2 набрать зашифрованный текст:

ЗЕОА:РНОАЬЙМЕХ,БВФХНЭЙР;АШЖНИЙР;АФУЁЙИНРГВ

в п. 9 в ячейку D6 записать формулу:

=ЕСЛИ(ПОИСКПОЗ(B6;ABC;0)-$D$4<0;ПОИСКПОЗ(B6;ABC;0)-

$D$4+40;ПОИСКПОЗ(B6;ABC;0)-$D$4).                                             (2)

Получение исходного текста в ячейке F47 третьей страницы (см. рис. 3)  свидетельствует о корректном выполнении лабораторной работы.

Задания для самостоятельной работы

Зашифровать и расшифровать текст:

  1.  Гусь свинье не товарищ. (k=4).
  2.  Зимой и летом одним цветом. (k=6).
  3.  На вкус и цвет товарищей нет! (k=7).
  4.  Волка ноги кормят. (k=3).
  5.  Сытый голодного не разумеет. (k=5).
  6.  День год кормит. (k=7).
  7.  Тамбовский волк тебе товарищ! (k=6).

Рис. 3. Документ шифрования

Контрольные вопросы:

1. В чем заключается принцип защиты информации с использованием шифра Цезаря?

2. Объяснить формулы (1) и (2).

3. Можно ли использовать программы настоящей лабораторной работы для  шифрования другой информации? Если да, то, каким образом?

4. В чем достоинства и недостатки шифра Цезаря?

5. Какие еще методы защиты информации Вам известны?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

81629. Рыночная экономика в России в 1990-х годах 47.95 KB
  Объект исследования – экономические события, имевшие место в России в конце 20 века. Целью работы является показать объективную закономерность возникновения и нарастания кризиса в экономике России в ходе проводимых рыночных реформ.
81630. Светолечение (фототерапия). Светолечение в ветеринарии 25.84 KB
  При некоторых физиологический состояниях например лактации яйцекладке продуктивным животным требуются сильные световые раздражители при других например откорме затемнение Действие инфракрасных лучей основано на тепловом эффекте который реализуется прямым или рефлекторным путем.
81631. Закріплення правила про вимову і правопис слів з ненаголошеними голосними 38 KB
  Мета. Закріпити правило про вимову і правопис слів з ненаголошеними голосними. Формувати уміння перевіряти правопис слів з ненаголошеними голосними. Розвивати орфографічні уміння та навички, фонематичний слух, мислення та звʼязне мовлення.
81632. Узагальнення вивченого матеріалу по темі «Іменник» 62 KB
  Мета: Узагальнити вивчений матеріал про іменник; закріпити навички розбору іменника як частини мови. Розвивати усне і писемне мовлення учнів, творчу уяву. иховувати дружні стосунки у колективі. Тип уроку: урок закріплення знань, умінь і навичок.
81633. Види текстів за метою мовлення. Складання усного опису калини. Складання текстів за поданим зачином і кінцівкою 355.5 KB
  Виховувати: бережливе ставлення до калини як лікарської рослини оберегу символу України Обладнання: підручники мультимедійна презентація картки калина вишиванки коровай Тип уроку: комбінований Хід уроку I. Так діти це калина. А Карлсон буде у вас вчитися 1 ряд скласти прислівя зі словосполучень...
81634. Подорож у країну імен та прізвищ. (Велика буква в іменах, прізвищах та по-батькові людей) 115 KB
  Мета: формувати в дітей уміння розрізняти поняття «ім’я», «по батькові», «прізвище», учити правильно писати власні іменники, ознайомити з етимологією деяких із них, розвивати дослідницький інтерес, спостережливість, творчість, фантазію, уміння працювати з підручником самостійно, у парах, аналізувати...
81635. Написання суфіксів -ськ-, -зьк-, -цьк- в прикметниках 51 KB
  Задачі: Формування комунікативної автономізаційної компетентностей: виробляти в учнів вміння і навички вживання суфіксів ськ цьк зьк. Сьогодні на уроці ми будемо вчитися правильно вживати та записувати у словах суфікси ськ зьк цьк. З мяким знаком зьк цьк ськ написать не забувай.
81636. Бабусенько ріднесенька 190.5 KB
  Мета: сприяти розвитку навичок виразного читання,слухання та комунікативних умінь; розвивати мовлення, творчу фантазію, збагачувати словниковий запас, уміння висловлювати думку; підкреслити важливу роль бабусі у житті кожної людини, допомогти відчути цінність зв’язку між поколіннями та дитиною...
81637. У гостях у дієслів майбутнього часу. Дієслова майбутнього часу. Змінювання дієслів майбутнього часу за особами і числами 49.5 KB
  Мета: закріпити знання учнів про часові форми дієслів; навчитись утворювати просту і складену форми дієслів майбутнього часу; змінювати дієслова майбутнього часу за особами та числами; вчити працювати творчо; висловлювати свої думки; виховувати любов до рідної матусеньки.