Лекция №1. Основные понятия

1.

Лекция №1
Основные понятия

2.

Криптография (греч. κρυπτός —
скрытый и γράφω — пишу, рисую) – наука о
методах обеспечения конфиденциальности
(невозможности прочтения информации
посторонним)
и
аутентичности
(целостности и подлинности авторства, а
также невозможности отказа от авторства)
информации.

3.

Шифр — совокупность методов и способов
обратимого преобразования информации с целью ее
защиты
от
несанкционированного
доступа
(обеспечения конфиденциальности информации).

4.

Составными элементами шифра являются:
• алфавиты для записи исходных сообщений
(защищаемой информации, открытого текста) и
шифрованных сообщений;
• алгоритмы криптографического преобразования
(зашифрования и дешифрования);
• множество ключей.

5.

Азбука или алфавит (греч. ἀλφάβητος) - форма
письменности, основанная на стандартном наборе
знаков, один или набор которых соответствуют
фонемам языка. В общем случае алфавит для записи
исходных сообщений и алфавит для записи
шифрованных сообщений могут отличаться.
Например, исходные сообщения записываются с
помощью букв, а шифрограммы с помощью цифр
или графических обозначений.

6.

Алгоритм
криптографического
преобразования — набор правил (инструкций),
определяющих содержание и порядок операций по
шифрованию и дешифрованию информации.

7.

Шифрование (зашифрование) — процесс применения шифра
к защищаемой информации, т.е. преобразование исходного
сообщения в зашифрованное сообщение, с помощью
определенных правил, содержащихся в шифре.
Дешифрование (расшифрование) — процесс, обратный
шифрованию, т.е. преобразование шифрованного сообщения
в исходное.

8.

Ключ – переменный параметр шифра, обеспечивающий
выбор
одного
преобразования
из
совокупности
всевозможных для данного алгоритма и сообщения. В общем
случае, ключ – это минимально необходимая информация (за
исключением сообщения, алфавитов и алгоритма) для
шифрования и дешифрования сообщений.

9.

Виды шифрования

10.

Типы симметричных шифров

11.

Методы шифрования
•Метод замены
• Моноалфавитный метод
• Полиалфавитный метод
• Метод перестановки символов

12.

Шифры замены
•Моноалфавитные шифры подстановка
•Шифр Цезаря
•Полиалфавитные шифры подстановки
•Шифр Виженера

13.

Шифр Цезаря
• - метод моноалфавитного шифрования буквенного текста с
использованием ключа.
ПРИМЕР
Исходный текст: Veni vidi vici “Пришел, увидел победил"
Ключ: 3
Зашифрованный текст: YHQL YLGL YLFL
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC

14.

Шифр Виженера
• - метод полиалфавитного шифрования буквенного текста с
использованием ключевого слова.
ПРИМЕР
По таблице Виженера исходный текст можно
зашифровать следующим образом:
Исходный текст:
раскинулосьморешироко
Ключ: м о н а с т ы р ь
Зашифрованный текст:
эоякщапыйюйщовчфшльшы

15.

Шифрование методом перестановки
Этот метод заключается в том, что символы
шифруемого текста переставляются по определенным
правилам внутри шифруемого блока символов.
Самая простая перестановка — написать
исходный текст задом наперед и одновременно разбить
шифрограмму на пятерки букв. Например, из фразы
ПУСТЬ БУДЕТ ТАК, КАК МЫ ХОТЕЛИ
получится:
ИЛЕТО ХЫМКА ККАТТ ЕДУБЬ ТСУП

16.

В последней группе (пятерке) не хватает одной
буквы. Значит, прежде чем шифровать исходное
выражение, следует его дополнить незначащей буквой
(например, О) до числа, кратного пяти:
ПУСТЬ-БУДЕТ-ТАККА- КМЫХО-ТЕЛИО.
Тогда
шифрограмма,
несмотря
на
столь
незначительное изменение, будет выглядеть подругому:
ОИЛЕТ ОХЫМК АККАТ ТЕДУБ ЬТСУП
Кажется, ничего сложного, но при расшифровке
проявятся серьезные неудобства.

17.

Во время Гражданской войны в США в ходу был
такой шифр:
– Исходную фразу писали в несколько строк. Например, по
пятнадцать букв в каждой (с заполнением последней строки
незначащими буквами).
1 2
3 4
5
6
7 8
9
10 11 12 13 14 15
П У С Т Ь Б У Д Е Т Т А
К
К А
К М Ы Х О Т Е Л И К Л М Н О П
– После этого вертикальные столбцы по порядку писали в
строку с разбивкой на пятерки букв:
ПКУМС ЫТХЬО БТУЕД ЛЕИТК ТЛАМК НКОАП

18.

Вариант этого шифра: сначала исходную фразу
записать в столбики:
1
2 3 4 5
6
7 8
9 10 11 12 13 14 15
П
С Ь У Е Т
К А М Х Т
У
Т Б Д Т А
К К Ы О Е И Б Г
Л
А В Д
Е
– Потом разбить строки на пятерки букв:
ПСЬУЕ ТКАМХ ТЛАВД УТБДТ АККЫО ЕИБЕ

19.

Если строки укоротить, а количество строк
увеличить, то получится прямоугольник-решетка, в
который можно записывать исходный текст. В этом
случае требуются предварительные договоренности
между адресатом и отправителем посланий, поскольку
сама решетка может быть различной длины-высоты,
записывать в нее можно по строкам, по столбцам, по
спирали туда или по спирали обратно, можно писать и по
диагоналям, а для шифрования можно брать тоже
различные направления.

20.

Весьма часто используют перестановки с
ключом. Тогда правила заполнения решетки и
шифрования
из
нее
упрощаются,
становятся
стандартными. Единственное, что надо помнить и
знать, ч*-; это ключ, которым может быть любое слово,
например
РАДИАТОР.
В
соответствии
с
расположением букв в алфавите буква А получает
номер 1, вторая буква А — 2, следующая по алфавиту
буква Д — 3, потом И — 4, О — 5, первая буква Р — 6,
вторая Р — 7 и буква Т — 8.
Р
А
Д
И
А
Т
О
Р
Заполняем решетку:
6
1
3
4
2
8
5
7
П
У
С
Т
Ь
Б
У
Д
Е
Т
Т
А
К
К
А
К
М
Ы
Х
О
Т
Е
Л
И

21.

Записываем столбцы в соответствии с номерами
букв ключа:
УТЫ ЬКТ СТХ ТАО УАЛ ПЕМО ДКИ БКЕ
Затем последовательность опять разбивается на
пятерки:
УТЫЬК ТСТХТ АОУАЛ ПЕМОД КИБКЕ
Таким шифром простой перестановки колонок
пользовались немецкие секретные агенты во время
Второй мировой войны. В качестве ключа они
использовали первые буквы строк на определенной
странице какой-нибудь обыкновенной книги.

22.

Шифрование методом многомерной
перестановки
В 1991 г. В.М. Кузьмич предложил схему
перестановки, основанной на кубике Рубика. Согласно
этой схеме открытый текст записывается в ячейки граней
куба по строкам. После осуществления заданного числа
заданных поворотов слоев куба считывание шифртекста
осуществляется
по
столбикам.
Сложность
расшифрования
в
этом
случае
определяется
количеством ячеек на гранях куба и сложностью
выполненных
поворотов
слоев.
Перестановка,
основанная на кубике Рубика, получила название
объемной (многомерной) перестановки.