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

257 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

37232. Техническое обеспечение социально-культурных мероприятий 87 KB
  Функции технических средств на каждом этапе подготовки мероприятия Технические средства и монтаж Заключение Введение В настоящее время всё больше актуализируется вопрос технического оснащения социальнокультурных мероприятий. При этом технические средства могут выступать не только в качестве оснащения социальнокультурной программы мероприятия но и содействовать при разработке этой программы от начального до завершающего этапа облегчать работу режиссёру творческой и технической группе. Если художественное оформление...
37233. Средства пожарной безопасности клубных помещений 75.5 KB
  Основные первичные средства пожаротушения: Огнетушители. Огнетушители предназначаются для тушения очагов горения в начальной их стадии а также для противопожарной защиты небольших сооружений машин и механизмов. Огнетушители бывают переносные и передвижные. Огнетушители с большим объемом заряда с массой не менее 20 но не более 400 кг; могут иметь одну или несколько емкостей с огнетушащим веществом относятся к передвижным их корпуса устанавливаются на специальные тележки.
37234. Разработка плана (схемы) технического оснащения учреждения культуры системой озвучивания 110 KB
  Важнейшей характеристикой колебаний звука является частота число показывающее сколько полных колебаний в секунду совершает например маятник часов струна и т. Система озвучивания зала в учреждении культуры представляет собой усилительную систему применяемую в случаях если звуковая мощность источника звука оратора актеров оркестра недостаточна для обеспечения нормальной слышимости на сравнительно большой зоне расположения слушателей или когда в этой зоне имеются значительные шумы или если у помещения плохие акустические свойства....
37235. Система озвучивания социально-культурных мероприятий 146.5 KB
  Система озвучивания социальнокультурных мероприятий 1. Система озвучивания На протяжении столетий в концертных залах театрах лекционных залах церквах и др. Все это вызвало существенные изменения в требованиях к акустическим параметрам современных больших залов многоцелевого назначения и привело к широкому использованию в них систем озвучивания и звукоусиления. Системой озвучивания называется комплекс электроакустических устройств состоящий из излучателей микрофонов усилителей различных корректоров и др.
37236. Теле и видео аппаратура в СКД 94 KB
  Сейчас весь мир пользуется множеством различных устройств, в разных сферах индустрии. Прогресс не стоит на месте, каждый год, месяц появляются различные устройства. Одними из таких устройств являются устройства теле и видео, которые в свою очередь считаются одними из популярных устройств
37237. Практика и перспективы использования технических средств в учреждениях культуры 73.5 KB
  В социальнокультурных мероприятиях речь идет не только о решении сценической площадки но и всего пространства: сцены зрительного зала фойе клубного здания и подходов к нему. Таким образом основными элементами сценографии в социальнокультурных мероприятиях выступают: художественнодекоративное решение интерьера и сценического пространства техника сцены световое звуковое решения. 1 Световое оборудование В оборудовании современной сцены освещение электротехническая часть играют весьма значительную роль. В зависимости от технического...
37238. Правовая охрана программ и данных. Защита информации 39 KB
  Программы по их юридическому статусу можно разделить на три большие группы: лицензионные условно бесплатные программы Shrewre и свободно распространяемы программы freewre. Лицензионные условно бесплатные и бесплатные программы Дистрибутивы лицензионных программ дискеты или CDROM с которых производится установка программ на компьютеры пользователей распространяются разработчиками на основании договоров с пользователями на платной основе проще говоря лицензионные программы продаются. Довольно часто разработчики предоставляют...
37239. А́вторское пра́во 96 KB
  Они приравнены к литературным произведениям и сборникам соответственно. приобретающие монопольное право на коммерческое использование произведения; если произведение создано служащим работающим по найму то исключительное право на произведение возникает у нанимателя; в случае создания произведения изобразительного искусства или фотопроизведения по договору заказа субъектом исключительного права становится заказчик. В связи с этим автор может взять на себя обязательства впредь моральные права не осуществлять Неимущественные авторские...
37240. История компьютеров. Краткий курс 57 KB
  IBM выпускает свой первый электронный компьютер IBM 701.DEC начала продавать PDP1 первый коммерческий миникомпьютер с монитором и клавиатурой.Денис Ритчи и Кеннет Томсон выпускают первую версию Unix; стараниями компании Xerox начинает свою работу лаборатория PRC при Стэнфордском университете; доктор Кодд публикует первую статью посвященную реляционной модели данных; а коллектив под руководством Алана Шугарта придумывает первый восьмидюймовый флоппидиск емкостью 80 Кбайт; появляются так называемые компьютеры 4го поколения.В недрах...