Лабораторная работа №3. Алгоритм Цезаря, алгоритм Виженера.

Цель работы:

Применить на практике знания по алгоритмам шифрования Цезаря и Виженера. Реализовать алгоритмы программно. Шифровать/дешифровать сообщения при помощи написанного программного обеспечения.

Теоретическая часть

Шифр Цезаря.

Одним из самых древних и простых в реализации является шифр Цезаря, который использовал его для тайной переписки. Суть его в том, что каждая буква исходного шифруемого сообщения сдвигается в алфавите на заданное количество символов. Так, например, если сдвиг равен 3, то буква А превратится в Г, буква Б - в Д и так далее:

Рис. 2. Визуализация алгоритма Цезаря

Символы в конце алфавита (Э, Ю, Я), соответственно, будут превращаться его начало (А, Б, В).

Реализовать такой шифр просто, но стойкость его невелика - найти нужное число сдвига и дешифровать сообщение можно даже прямым перебором за 20-30 итераций, что займет даже у человека не больше часа, а у современного компьютера доли секунды.

Шифр Виженера. В 15 веке был впервые придуман, а потом в 16 веке французским дипломатом Блезом Виженером официально представлен более совершенный метод на основе шифра Цезаря, получивший впоследствии название "шифр Виженера". Его принцип в том, что каждая буква в исходном шифруемом тексте сдвигается по алфавиту не на фиксированное, а переменное количество символов. Величина сдвига каждой буквы задается ключом (паролем) - секретным словом или фразой, которая используется для шифрования и расшифровки.

Допустим, мы хотим зашифровать фразу "КЛАД ЗАРЫТ В САДУ" используя слово ЗИМА в качестве ключа. Запишем это слово подряд несколько раз под исходной фразой:

Рис. 3. Подготовка ключа для шифрования алгоритмом Виженера

 

Для удобства шифрования используем так называемый "квадрат Виженера" - таблицу, где в каждой строке алфавит сдвигается на одну позицию вправо:

Рис. 4. Визуализация процесса шифрования методом Виженера

Если взять строку с первой буквой ключа (З) и столбец с первой буквой исходного текста (К), то на их пересечении увидим букву "Т" - это и будет первая буква нашего зашифрованного сообщения. Затем процедура повторяется для всех остальных пар букв ключа и исходного сообщения по очереди и в результате мы получаем зашифрованный вариант нашей исходной фразы:

Рис. 5. Результат шифрования методом Виженера

Заметьте, что одна и та же буква (например А) в исходном сообщений превратилась в разные буквы на выходе (Н, Й и Б), т.к. сдвиг при шифровании для них был разный. Именно поэтому вскрыть шифр Виженера простыми способами невозможно - вплоть до 19 века он считался невзламываемым и успешно использовался военными, дипломатами и шпионами многих стран, частности - конфедератами во время Гражданской войны в США.

 

 

Общая постановка задачи

Ход работы:

· Выбрать алфавит, подходящий для шифрования сообщения полученного в ходе выполнения Лабораторной работы №1

· Реализовать программное обеспечение для шифрования/дешифрования при помощи выбранного алфавита и алгоритма

· Зашифровать сообщение – сохранить результат в файл

· Закрыть программное обеспечение

· Открыть программное обеспечение – дешифровать файл.

· Сравнить полученный файл с исходным

· Сделать выводы