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

179 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

31022. Народные движения 17-18в – городские бунты 17в, восстание Степана Разина, восстания Петровской эпохи, Пугачевщина. Причины, характер, особенности, хронология, итоги 31 KB
  Народные движения 1718в –городские бунты 17в восстание Степана Разина восстания Петровской эпохи Пугачевщина. Восстание было подавлено. В 1666 состоялось восстание под предводительсвом Василия Уса. В 1705 произошло восстание в Астрахани.
31023. Реформы и преобразования Петра1 29 KB
  Реформы и преобразования Петра1. Петром была создана регулярная армия. Появились посесионные крестьянекоторых купили для работы на заводе и приписныеПетр сам приписал их к мануфактурам Правительство увеличило налоги налоги брали с чего можно было с бани с окон разделены монастырские вотчины на определенные и заопределнныебрали налог перечеканка денег власть получила 2 млн рубликов но курс рублика снизился вдвое выросли цены на товар в 17081710 Россия была поделена на 8 губерниймосковская Питерская и прочие в 1711...
31024. Внешняя политика Петра 1 28.5 KB
  Вместо борьбы с Турцией за южные моря Россия начала борьбу со Швецией намереваясь отвоевать потерянные в Смутное время русские владения у Финского залива. В 1700 русские объявили шведам войну. После в Прибалтике началась малая война русские и шведы вели бои местного назначения. В 1710 русские захватили Ригу Таллин Выборг.
31025. Внешняя и внутренняя политика России 1725 – 1796 18.91 KB
  Екатерина –золотой век русского дворянства просвещенная монархия. 1733 – 1735 – польская кампания поддерживали Августа III 1735 – 1739 – русскотурецкая война 1736 – захват русскими Азова действия войск в Крыму 1737 – взятие крепости Очаков Сентябрь 1739 – Белградский мир между Россией и Турцией 1741 – 1743 – Русскошведская война началась по инициативе шведов 1743 – Абоский мир 1756 – 1763 – Семилетняя война 1757 – Россия вступает в войну победа в сражении при ГроссЕгерсдорфе Апраксин 1758 – взятие Кенигсберга Цорндорф...
31026. Внешняя политика в царствование Александра I 20.61 KB
  Участие России в 3й 1805 и 4й 1806 антинаполеоновских коалициях Переговоры России и Франции в г. Тильзит 1807 Русско – шведская война 1808 – 1809 Переговоры России и Франции в г. По его условиям: А Финляндия в состав России как Великое княжество с широкой автономией БШвеция обязывалась порвать союз с Англией и присоединиться к континентальной блокаде. 25 декабря – издание Манифеста о полном изгнании противника из пределов России Янв – март 1813 – освобождение Пруссии русской армией Лето 1813 – образование 6...
31027. Основные направления внутр. И внешней политики Николая 1 552.1 KB
  Один из самых реакционных правителей России. – III отделению передают корпус жандармов; страна поделена на несколько жандармских округов в России создана эффективная полицейская система. Консерватор трезво смотрящий на экономику России. Долг России после войны – 102 млн.
31029. Внешняя политика второй половины XIX века 17.39 KB
  Наполеон III хотел заручиться поддержкой России рассчитывая обеспечить ее нейтралитет в войне с Австрией. Русскофранцузское сближение не было крепким а союз Пруссии и России был выгоден обоим государствам. Январьмарт 1871 Лондонская конференция: отмена нейтрализации Черного моря у России право держать там флот введение нового режима проливов. Образование германской империи привело к новой расстановке сил на континенте что способствовало сближению России с Германией и АвтроВенгрией.
31030. ВНЕШНЯЯ ПОЛИТИКА РОССИИ ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ XIX в 13.9 KB
  Сложившийся против России англоавстрофранцузский блок так называемая Крымская система был нацелен на сохранение ее политической изоляции и военностратегической слабости обеспеченной решениями Парижского конгресса. дальневосточное направление во внешней политике России постепенно изменяло свой периферийный характер. добровольным вхождением Мерва территория пограничная с Афганистаном в состав России.