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

213 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

42562. Розрахунок природного освітлення 121 KB
  Нормоване значення коефіцієнту природного освітлення приміщення для заданих умов. Виконати перевірочний розрахунок бокового природного освітлення методом світлового коефіцієнта. 2 Виконаємо розрахунок бокового природного освітлення методом коефіцієнта природного освітлення: Розрахунок бокового природного освітлення приміщення базується на такій формулі Sвік. де Sвік площа вікон Sпідл площа підлоги КПОN нормоване значення КПО КЗ коефіцієнт запасу НВ світлова характеристика вікон Кбуд ...
42564. Гиперссылки в HTML-документах 36 KB
  Гиперссылки в HTMLдокументах Шаблон элемента гиперссылки имеет вид: href= Адрес ссылки текст для щелчка отсылающий по адресу ссылки Каждый документ файл в Интернете имеет адрес называемый Универсальным указателем ресурсов uniform resource loctor URL Поэтому атрибут href элемента гиперссылки А задающий адрес ссылки в общем случае имеет шаблон: href= URL или href= Протокол: Адрес ссылки Ссылки к ресурсам Интернета по протоколу HTTP Атрибут href задающий адрес ссылки в случае обращения к WEBресурсу Интернета имеет шаблон: href=...
42565. Текстовый редактор Microsoft Word 427 KB
  Харьков 2010 Цель работы: получить практические навыки работы в текстовом редакторе Microsoft Word. Порядок выполнения работы: Запустить текстовый редактор Word. Выполнить рисунок в графическом редакторе Pint и поместить его на лист редактора Word.
42566. Организация HTML-документов с помощью фреймов 48 KB
  Организация HTMLдокументов с помощью фреймов Фреймы это области которые создаются в окне браузера для одновременного просмотра нескольких документов. При создании страницы с фреймами разрабатывается несколько HTMLфайлов которые отличаются по своему назначению. Шаблон элемента FRMESET Для создания WEBстраницы с фреймами в языке HTML существует элемент FRMESET. Второй этап создания страницы с фреймами: подготовка HTMLфайлов для каждой области деления экрана с помощью элемента FRME В документе раскладки элемент FRMESET используется...
42567. Понятие социального статуса. Виды статусов 15.41 KB
  Социальный статус — это общее положение личности (группы) в обществе, связанное с определенными правами и обязанностями. Например, статус врача дает индивиду право заниматься лечебной практикой и в то же время обязывает врача исполнять свои функции и роли надлежащим образом
42569. Управление режимами энергосистем и автоматизации 101.5 KB
  Харьков 2011 ТЭС1 : Рэ1=8952 МВт Ропт1=1164 МВт ТЭС2 : Рэ2=1243 МВт Ропт2=1536 МВт ТЭС3 : Рэ3=4899 МВт Ропт3=4867 МВт необходимо оптимизировать. Блок 31 Блок 32 Блок 33 Отключаем блок №3 ТЭС3 ТЭС1 : Рэ1=8952 МВт Ропт1=1164 МВт ТЭС2 : Рэ2=1243 МВт Ропт2=1536 МВт ТЭС3 : Рэ3=3298 МВт Ропт3=3744 МВт.
42570. Дослідження базових схем підсилюваньних каскадів на польових транзисторах 168 KB
  Среди базовых каскадов на полевых транзисторах на практике наибольше распространение получили каскады с общим истоком аналог ОЭ и истоковые повторители аналог ОК показанные в двух модификациях на рис.4 и отличающиеся способом реализации статического режима: смещение обеспечивается или за счет падения напряжения на резисторе включенном в цепь истока рис. 4 а в или за счет подачи на затвор дополнительного напряжения рис. Рис.