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

172 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

46238. Грамматика как научная дисциплина. Основные подходы к изучению языковой грамматики. Виды и уровни языковой грамматики 14.26 KB
  Грамматический строй языка имеет свои категории и единицы словоформы и словообразовательные модели словосочетания и предложения. В русской грамматике выделяются именные морфологические категории рода одушевлённости неодушевлённости числа падежа степени сравнения; глагольные категории вида залога наклонения времени и лица; грамматическая форма внешнее языковое выражение грамматического значения в каждом конкретном случае употребления слова. Синтаксические категории = тип предложения – специфическая характеристика присущая только...
46239. НОИСТРУНТОРСНИЕ, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕС HUE ВАЗЫ 14.23 KB
  Конструкторская база это база используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии ГОСТ 21495 76. В обычной практике конструкторской работы конструкторской базой называется поверхность линия или точка детали по отношению к которым определяются на чертеже расчетные положения других деталей или сборочных единиц изделия^ а также других поверхностей и геометрических элементов данной детали. Основной называется конструкторская база принадлежащая дайной детали или сборочной единице...
46240. Структура лексического значения. Функциональный статус составляющих лексическое значение компонентов (денотативное и сигнификативное содержание значения) 14.17 KB
  Прямое значение слова – это непосредственная связь между звуковым комплексом и явлением действительности. Ядро лексического значения – концептуальное значение: а денотативный аспект выражает отношение содержания слова к предмету который оно означает. б сигнификативный аспект выражает отношение слова к понятию которое стоит за этим словом. г лингвистический аспект определяет место данного слова среди других единиц языка.
46241. Структуры. Действия со структурами. Передача структур в функции 14.1 KB
  Объявление структуры следует рассматривать как объявление типа. В C структуры заключают в себе не только данные но и код и относятся к средствам объектноориентированного программирования. Объявление структуры которая хранит сведения о журнале: название год номер.mgzinmg = { Nture 3 1995;Доступ к элементам структуры осуществляется по составному имени:имя_структуры.
46242. Проявление категории вежливости в русском языке. О социальных аспектах культуры речи 14.09 KB
  Проявление категории вежливости в русском языке. Принципу вежливости и его использованию в речи посвящено немало работ. Например Лакофф формулирует принцип вежливости в виде трех правил: не навязывай своего мнения предоставляй собеседнику возможность выбора будь доброжелательным Цель принципа вежливости – поддерживать социальное равновесие и такие социальноречевые отношения которые позволят результативно общаться При выражении вежливости большое значение играет взгляд. Средством выражения вежливости являются также модуляции голоса.
46243. THE STATIVE 14.06 KB
  Unlike such clsses of words s nouns djectives verbs nd dverbs the number of sttives functioning in English is limited. There re bout 30 stble sttives used both in colloquil nd in forml style: frid live like.Semnticlly sttives fll into five groups describing vrious sttes of persons or nonpersons:1.^ From the point of view of their morphologicl composition the clss of sttives is homogeneous tht is ll of them hve specil mrker the prefix : sleep live lone fire etc.
46244. Критический анализ ранних работ Ж.Пиаже. Л.С.Выготский: теоретический, экспериментальный и методологический анализ ранних идей Ж.Пиаже. Ответ Ж.Пиаже Л.С.Выготскому 14.05 KB
  Пиаже считал что детская речь эгоцентрична прежде всего потому что ребёнок говорит лишь со своей точки зрения и не пытается стать на точку зрения собеседника. Выготский писал: Согласно учению Пиаже эгоцентрическая речь ребёнка представляет собой прямое выражение эгоцентризма детской мысли который в свою очередь является компромиссом между изначальным аутизмом детского мышления и постепенной его социализацией что приводит постепенному снижению на нет эгоцентризма. По своей функции эгоцентрическая речь не может быть ничем иным...