Отчетность по лабораторной работе
Задание, выполненное в рабочей тетради согласно варианту (с подробным описанием хода решения).
ЛАБОРАТОРНАЯ работа № 4
Шифрование с использованием системы Вижинера и шифра «двойной квадрат» Уитстона
Цель работы: формирование умений шифрования с использованием системы Вижинера и шифра «двойной квадрат Уитстона».
Теоретические сведения
Шифры сложной замены называют многоалфавитными, так как для шифрования каждого символа исходного сообщения применяют свой шифр простой замены. К таким шифрам относятся система Вижинера и «двойной квадрат» Уитстона.
Система Вижинера
Система Вижинера подобна такой системе шифрования Цезаря, у которой ключ подстановки меняется от буквы к букве. Этот шифр многоалфавитной замены описывается таблицей шифрования, называемой таблицей Вижинера (см. Приложение А).
Таблица Вижинера имеет два входа:
- верхнюю строку подчеркнутых символов, используемую для считывания очередной буквы исходного открытого текста;
- крайний левый столбец ключа.
Последовательность ключей получают из порядковых номеров в алфавите букв ключевого слова (начиная с 0).
При шифровании исходного сообщения его выписывают в строку, а под ним записывают ключевое слово или фразу. Если ключ оказался короче сообщения, то его циклически повторяют. В процессе шифрования находят в верхней строке таблицы очередную букву исходного текста и в левом столбце очередное значение ключа. Очередная буква шифртекста находится на пересечении столбца, определяемого шифруемой буквой, и строки, определяемой числовым значением ключа.
Рассмотрим пример шифрования сообщения «ПРИЛЕТАЮ ДЕСЯТОГО». Ключевое слово – «РАБОТА».
Ход шифрования и его результат отображены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Шифрование с использованием системы Вижинера
| Сообщение | п | р | и | л | е | т | а | ю | д | е | с | я | т | о | г | о | |
| Ключ. слово | р | а | б | о | т | а | р | а | б | о | т | а | р | а | б | о | |
| Ключи | |||||||||||||||||
| Шифртекст | я | р | й | щ | ч | т | р | ю | е | у | г | я | в | о | д | ь |
Шифр «двойной квадрат» Уитстона
Шифр «двойной квадрат» использует две таблицы со случайно расположенными в них русскими алфавитами, размещенные по одной горизонтали; шифрование идет биграммами, как в шифре Плейфейра. Перед шифрованием исходное сообщение разбивают на биграммы. Каждая биграмма шифруется отдельно. Первую букву биграммы находят в левой таблице, а вторую букву в правой. Затем мысленно строят прямоугольник так, чтобы буквы биграммы лежали в его противоположных вершинах. Другие две вершины этого прямоугольника дают буквы биграммы шифртекста.
Пример шифрующих таблиц для данного метода приведены на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Пример шифрующих таблиц для шифра «двойной квадрат» Уитстона
Предположим, что шифруется биграмма исходного текста ИЛ. Буква И находится в столбце 1 и строке 2 левой таблицы. Буква Л находится в столбце 5 и строке 4 правой таблицы. Это означает, что прямоугольник образован строками 2 и 4, а также столбцами 1 левой таблицы и 5 правой таблицы. Следовательно, в биграмму шифртекста входят буква О, расположенная в столбце 5 и строке 2 правой таблицы, и буква В, расположенная в столбце 1 и строке 4 левой таблицы, т.е. получаем биграмму шифртекста ОВ.
Если обе буквы биграммы сообщения лежат в одной строке, то и буквы шифртекста берут из этой же строки. Первую букву биграммы шифртекста берут из правой таблицы в столбце, соответствующем первой букве биграммы сообщения. Вторая буква биграммы шифртекста берется из левой таблицы в столбце, соответствующем второй букве биграммы сообщения. Поэтому биграмма сообщения ТО превращается в биграмму шифртекста ЖБ.
Таким образом, в результате шифрования сообщения «ПРИЛЕТАЮ ШЕСТОГО» будет получен «ПЕОВЩНФМЕШРФЖБДЦ»
Содержание заданий
Задание 1
Используя систему Вижинера, выполните шифрование сообщения. Текст сообщения и ключевое слово должны соответствовать Вашему варианту задания лабораторной работы 3.
Задание 2
Используя шифр «двойной квадрат» Уитстона и шифрующие таблицы, представленные на рис. 4.1, выполните шифрование сообщения из задания лабораторной работы 3.
Контрольные вопросы
1. Чем шифры сложной замены отличаются от шифров простой замены?
2. Что используется в качестве ключа в системе Вижинера?
3. Как осуществляется шифрование текста с использованием системы Вижинера?
4. Какие требования предъявляются к шифруемому тексту при использовании шифра «двойной квадрат» Уитстона?
5. Как осуществляется шифрование текста с использованием шифра «двойной квадрат» Уитстона?