Зертханалық жұмыс №13.Қауіпсіздік және қауіпсіздік. Құқықтық, моральдық, этикалық және мәдени бағалау
3-деңгей.Деректерді шифрлау.
Мақсаты: Бұл зертханада сіз хабарламаларды шифрлауды және шифрды ашуды үйренесіз.
Мақсаттар
Цезарь шифрлау алгоритмімен хабарламаларды шифрлаңыз және шифрын шешіңіз.
Нұсқаулық
Шифрлау - бұл ақпаратты тыңдаушыларға түсініксіз етіп түрлендіру процесі. Шифрды шешу – шифрланған ақпаратты болжалды алушыға түсінікті етіп түрлендіру процесі . Шифрланатын хабар ашық мәтін деп аталады, ал шифрланған нұсқасы шифрланған мәтін деп аталады . (Шифр – құпия код.) Хабарламаны қабылдаушы оны қайта шифрлай алатындай шифрлау үшін шифрлаудың қалай орындалатынын анықтайтын кілт немесе құпия сөз болуы керек.
Құпия код арқылы байланыс кем дегенде ежелгі гректерден бастау алатын ұзақ тарихы бар. Үлкен қауіпсіздік қажеттілігінен туындаған математика мен информатиканың тұтас бір саласы криптографияның айналасында өсті. Криптографиялық алгоритмдер шифрлау немесе шифрды шешу үшін қолданылатын математикалық функциялар болып табылады. Бұл математикалық есептеулер өте күрделі болуы мүмкін, себебі олар шифрлық мәтіндегі кодты бұзуды жеңілдететін кез келген анықталатын үлгілерді жоюы керек. Электрондық коммерцияда қолдануға арналған танымал шифрлау алгоритмінің бірі - DES, ол деректерді шифрлау стандартын білдіреді. Оны АҚШ үкіметі үкімет пен қаржы институттары арасындағы қауіпсіз байланыс қолданбаларын қоса алғанда қолданбалар үшін әзірлеген. Компьютерлерге, әсіресе Интернет қолданбаларына арналған шифрлаудың тағы бір танымал алгоритмі RC4 болып табылады. Оны RSA Security, Inc жеке компаниясы әзірледі.
Кейбір қарапайым шифрлау схемаларын қарастырайық және олардың бүгінгі қауіпсіздік талаптарына неге сәйкес келмейтінін көрейік.
Ауыстыру шифры
Жеке кілтті шифрлаудың ең негізгі түрі ауыстыру шифры немесе Цезарь шифры ретінде де белгілі. Ауыстыру шифры ашық мәтіннің әрбір элементін оның шифрланған алмастырғышымен ауыстыру арқылы ашық мәтінді шифрленген мәтінге өзгертеді. Элементтер жеке әріптер болуы мүмкін, бірақ олар сөздер немесе сөз тіркестері де болуы мүмкін. Барлық ауыстыру шифрларының ішіндегі ең қарапайымы әріптерді алфавиттегі орнына қарай алмастыратын таңбаларды ауыстыру шифры болса керек. Мысалы, егер ашық мәтіннің әрбір әрпін алфавитте өзінен кейін келетін әріппен ауыстырсақ, онда А В, Е F болады және т.б. Толық болу үшін Z A болады деп айтамыз. Таңбаларды ауыстыру шифріндегі «кілт» әр әріпті жылжыту үшін орын саны және жылжыту бағыты болып табылады. Кілтті білсеңіз, шифрленген мәтін таңбаларын қарама-қарсы бағытта жылжыту арқылы хабарламаның шифрын ашуға болады. Бұл ашық мәтінді қалпына келтіреді. Осылайша, бастапқыда әбден оқылатын хабар бір қарағанда түсінуге болмайтын пішінде аяқталады .
Мысалы, мұнда 3 оңға жылжу арқылы хабардың Цезарь шифры шифрлануы берілген.
Ашық мәтін: ТЕЗ ҚОҢЫР ТҮЛКІ ЖАЛҚЫНА ИТТІҢ ҮСТІНЕН СЕКІРЕДІ
Шифр мәтіні : QEB NRFZH YOLTK CLU GRJMP LSBO QEB IXWV ALD
Таңбаларды ауыстыру шифры өте қарапайым болғандықтан, хабарламаны шифрлаудың ықтимал тәсілдерінің аз ғана санын қамтамасыз етеді. Қанша жол? Бір таңбаға солға жылжыту оңға 25 таңбаға жылжытумен бірдей екенін ескеріңіз. Сондықтан біз тек бір бағыттағы жылжуларды қарастыруымыз керек. Және, 26 таңбаға жылжу шифрлаудың мүлдем жоқтығын білдіреді, өйткені A орнына A ауыстырылады , т.б.. Демек, тек 25 нақты ауысым немесе 25 мүмкін кілт бар. Сондықтан бұл кодтау схемасы өте кішкентай пернелер кеңістігіне ие . Төмендегі диаграмма барлық 25 таңба ауысымын көрсетеді.
Бұл өте күрделі кесте сияқты көрінгенімен, компьютер хабарламаның барлық 25 декодтауын бірден есептеп , содан кейін танылатын ағылшын сөздерін шығаратын декодтауды таңдай алады. Кодты бұзу үшін кез келген мүмкін кілтті қолданып көрудің бұл әдісі дөрекі күш шабуылы деп аталады және шағын перне кеңістіктері бар кодтарда жоғары тиімді .
Қарапайым кодтарды дөрекі күшпен тез бұзуға болатындықтан, қауіпсіз кодтың маңызды құрамдастарының бірі үлкен пернелер кеңістігі болып табылады . Ауыстыру шифры үшін пернелер кеңістігін қалай көбейтуге болатынын көрейік . Ашық мәтіннің әрбір таңбасын бірдей мөлшерде ауыстырудың орнына біз шифрлау кілті ретінде құпия құпия сөзді немесе одан да жақсырақ құпия сөзді пайдаландық делік. Құпия фразаның әріптерін бір-бірден қолдануға болады, бізге сәйкес ашық мәтін әрпін қанша таңбаға ауыстыру керектігін айтады. Мысалы, егер құпия фраза CAT болса, CAT әріптерінің алфавиттік позициялары 3-1-20 болатынын ескереміз. Сондықтан біз ашық мәтіннің бірінші әрпін үш таңбаға, екінші әріпті бір таңбаға және үшінші әріпті жиырма таңбаға ауыстырамыз. Ұзын хабарды шифрлайтын болсақ, оның ұзындығы ашық мәтінге сәйкес болу үшін құпия фразаны қайталай аламыз.
2-тапсырма . Кілтті біле отырып, осы хабарламалардың шифрын ашыңыз.
1. ОВД ЖХУ ЗВТЛВУЛ ИЛ КПЯ ВВВЫ, ХУК ХУВАОЛЫ ИЛ МПСАОФ YPJO?
Кілт: 7
2. VS LBH XRRC GELVAT GB CEBIR ZHECUL'F YNJ, JVYY FBZRGUVAT TB JEBAT?
Кілт: 13
3-тапсырма: Енді кілтті білмей, осы хабарламалардың шифрын шешіп көріңіз. Ең жақсы әдіс - 1 - 25 аралығындағы әрбір кілтті сынап көру.
1. Bwjmwzvwbbwjm , Bpibqa bpm ycmabqwv
2. Hvstibqhwcbctsriqohwcbж.тhchsoqvcbshchvwbywbhsbgwjszmобрhchvwbyqfwhwqozzm . Wbhszzwusbqsдзигqvofoqhsf - hvohж.тhvsucozcthfissriqohwcb .
3. Джижфынцnxymjrtajrjsyквтifwpsjxxytqnlmy .
4. DEM JXQJ OEK ERLYEKIBO DEM XEM JE TUSHOFJ Q SQUIQH SYFXUH RO XQDT, KIU JXYI BYDA JE IFUUT JXYDWI KF: MMM.IUSHUJSETURHUQAUH.SEC/SQUIQX.
5. HSJ TY L NZFYECJ HTES QCPPOZX ZQ DAPPNS LCP ESPCP ASZYP MTWWD?
4-тапсырма: Бұл хабарламалар тек цезарьдық шифрмен шифрланбайды. Оны шифрлау үшін әрбір шифр үшін бұралу қосылады. Негізгі шифр - Цезарь шифры, бірақ қосымша бұралу бар. Бір мысал, цезарь шифрімен шифрламас бұрын ашық мәтінді кері өзгерткен болуы мүмкін . Бұлардың ЕШБІРІН аласыз деп күтпеңіз.
1. H XAT CIVGPI XIJ STX HCIKTGNB JRW JHT IDPCNDC TVTGIGJ ST HI TXC.
2. VYRYMVK VIRDO NXK OXSBOMIVQYBDSX, NSMK MSBEPVEC CK RMEC CNXEYZWYM CEYXYCSYZ NXK OFSCYVZHO, MSDCEKM PY BOLWEX K XS NXEYP OBK YWRN PY CDXOXYZWYM MSWYDK ORD .CBODDSWCXKBDYBEOX VKMSDSBM BODVK IVVKMSWORM NXK, COXKBLWOW VVOM DZEBCSN, CXSODYBZ OBEDKXON, KXN ODKDEW YD XGYRC COSMOZC K, VKMSNKB Ofsdmkob ofdmkob ofdmkob vdsr cds cds cds .NSMK MSBNIR IVZWSC, onshybnir x onsxybnir, onshybnir xl nobbopb ks
3. IG XHKJZHZRKYE ROI LVYXNVXICR WICW HT NBUJXTFNFXQEK XUO?
Қайталау сұрақтары
1. Таңбаларды алмастыру шифрлау функциясын сипаттаңыз.
а. Ашық мәтінді анықтаңыз.
б. Шифрлық мәтінге анықтама беріңіз .
2. Жоғарыдағы алфавитті ауыстыру шифрін пайдаланып таңбаны ауыстырудың ең көп саны қандай? Кілттік кеңістіктің өлшемі қандай? Жоғарыдағы әліпбиді ауыстыру шифрінің әлсіз тұсы неде?
3. Құпия құпия фразаны шифрлау кілті ретінде пайдалану әліпбиді ауыстыру шифрін пайдаланумен қалай салыстырылады?
4. «Түсте кездесу» хабарын шифрлау үшін құпия фразаны пайдаланып көрейік. үлкенірек кілт кеңістігімен. Кілт - «CBA». Бұл жағдайда тек алфавит әріптерін шифрлаңыз. Шифрланған хабарлама дегеніміз не?
