Шифрование методами подстановок, перестановок и гаммирования.
Метод подстановки
Шифр подстановки каждый символ открытого текста заменяет на некоторый другой. В классической криптографии различают четыре типа шифра подстановки:
- Одноалфавитный шифр подстановки (шифр простой замены) — шифр, при котором каждый символ открытого текста заменяется на некоторый, фиксированный при данном ключе символ того же алфавита. В шифрах простой замены замена производится только над одним единственным символом. Для наглядной демонстрации шифра простой замены достаточно выписать под заданным алфавитом тот же алфавит но в другом порядке или например со смещением. Записанный таким образом алфавит называют алфавитом замены. Шифр простой замены легко вскрывается с помощью частотного анализа, так как не меняет частоты использования символов в сообщении.
- Однозвучный шифр подстановки похож на одноалфавитный за исключением того, что символ открытого текста может быть заменен одним из нескольких возможных символов.
- Полиграммный шифр подстановки заменяет не один символ, а целую группу. Примеры: шифр Плейфера, шифр Хилла.
- Многоалфавитный шифр подстановки состоит из нескольких шифров простой замены. Примеры: шифр Виженера, шифр Бофора, одноразовый блокнот.
Метод перестановки
При шифровании перестановкой символы шифруемого текста переставляются по определенным правилам внутри шифруемого блока этого текста.
|
|
|
Простая перестановка
Выбирается размер блока шифрования в n столбцов и m строк и ключевая последовательность, которая формируется из натурального ряда чисел 1,2,...,n случайной перестановкой.
Шифрование проводится в следующем порядке:
- Шифруемый текст записывается последовательными строками под числами ключевой последовательности, образуя блок шифрования размером n*m.
- Зашифрованный текст выписывается колонками в порядке возрастания номеров колонок, задаваемых ключевой последовательностью.
- Заполняется новый блок и т.д.
Расшифрование выполняется в следующем порядке:
- Из зашифрованного текста выделяется блок символов размером n*m.
Этот блок разбивается на n групп по m символов.
- Символы записываются в те столбцы таблицы перестановки, номера которых совпадают с номерами групп в блоке. Расшифрованный текст читается по строкам таблицы перестановки.
- Выделяется новый блок символов и т.д.
Перестановка, усложненная по таблице
При усложнении перестановки по таблицам для повышения стойкости шифра в таблицу перестановки вводятся неиспользуемые клетки таблицы. Количество и расположение неиспользуемых элементов является дополнительным ключом шифрования.
|
|
|
При шифровании текста в неиспользуемые элементы не заносятся символы текста и в зашифрованный текст из них не записываются никакие символы - они просто пропускаются. При расшифровке символы зашифрованного текста также не заносятся в неиспользуемые элементы.
Для дальнейшего увеличения криптостойкости шифра можно в процессе шифрования менять ключи, размеры таблицы перестановки, количество и расположение неиспользуемых элементов по некоторому алгоритму, причем этот алгоритм становится дополнительным ключом шифра.
Перестановка, усложненная по маршрутам
Высокую стойкость шифрования можно обеспечить усложнением перестановок по маршрутам типа гамильтоновских. При этом для записи символов шифруемого текста используются вершины некоторого гиперкуба, а знаки зашифрованного текста считываются по маршрутам Гамильтона, причем используются несколько различных маршрутов. Размерность гиперкуба, количество вид выбираемых маршрутов Гамильтона составляют секретный ключ метода.
Шифрование методом гаммирования
Суть метода состоит в том, что символы шифруемого текста последовательно складываются с символами некоторой специальной последовательности, называемой гаммой. Иногда такой метод представляют как наложение гаммы на исходный текст, поэтому он получил название "гаммирование".
|
|
|
Наложение гаммы можно осуществить несколькими способами, например по формуле
tш = tо XOR tг ,
где tш, tо, tг - ASCII коды соответственно зашифрованного символа, исходного символа и гаммы,
XOR - побитовая операция "исключающее или".
Расшифрование текста проводится по той же формуле: tо = tш XOR tг .
Последовательность гаммы удобно формировать с помощью датчика псевдослучайных чисел (ПСЧ).
Стойкость гаммирования однозначно определяется длиной периода гаммы. При использовании современных ПСЧ реальным становится использование бесконечной гаммы, что приводит к бесконечной теоретической стойкости зашифрованного текста.
Дата добавления: 2018-10-25; просмотров: 640; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!