Лекция. Кестелік шифрлау. Трисемус шифрлаушы кестелері. Плейфейр биграммалық шифрлары

· Трисемус шифрлаушы кестелері.

· Плейфейр биграммалық шифрлары

Трисемус шифрлаушы кестелері. 1508-жылы Германиялық Аббат Иоганн Трисемус «Полиграфия» деп аталатын криптология туралы жұмысын басып шығарды. Бұл кітапта ол алғаш рет кездейсоқ ретпен толтырылған алфавитті шифрлаушы кестелерді қолдануды жүйелік түрде сипаттап шықты. Мұндай ауыстыру шифрын алу үшін әдетте кесте және кілттік сөз қолданылады. Кестеге алдымен сөз жол бойымен жазылады, қайталанатын әріптері алынып тасталады. Сонан соң, бұл кесте алфавиттің ондағы жоқ әріптермен рет-ретімен толтырылады. Кілттік сөзді есте сақтау оңай болғандықтан, мұндай қадам шифрлау және шифрлауды ашу процестерін жеңілдетеді. Орыс алфавиті үшін шифрлаушы кестенің өлшемі 4 х 5. Кілттік сөз ретінде БАНДЕРОЛЬ сөзін алайық. Нәтижелік кесте:

Б	А	Н	Д	Е	Р	О	Л
Ь	В	Г	Ж	З	И	Й	К
М	П	С	Т	У	Ф	Х	Ц
Ч	Ш	Щ	Ы	Ъ	Э	Ю	Я

Полибиан квадраты секілді, шифрлау кезінде ашық мәтіннің әріпін кестеден тауып, орнына сол баған бойындағы төмен тұрған әріпті жазу қажет. Егер мәтін әріпі кестенің ең соңғы жолында тұрса, оның орнына сол бағандағы ең жоғарғы әріп жазылады. Мысалы:

МЕН ОҚМУ, ИНФОРМАТИКА МАМАНДЫҒЫ СТУДЕНТІМІН

ММОИМ ҒДЕУР КАЫЕН ИМАНС НОНАМ ДТТҚФ ТАЫУІ

Мұндай кестелік шифрлау көпграммды деп аталады, өйткені шифрлау бір әріппен орындалады. Шифрлаушы кестелер екі әріптен шифрлауға мүмкіндік беретінін Трисемус алғашқы болып байқаған. Мұндай шифрлар биграммдық шифрлар деп аталады.

Плейфейр биграммалық шифрлары. Плейфейр шифры 1854 жылы жасалған және орын ауыстырудың биграммалық шифрларының ең көп тараған түрі. Бұл шифр Ұлыбританияда бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде қолданылған. Плейфейр шифрының негізі ағымдағы хабарлама алфавиті әріптері кездейсоқ орналасқан шифрлаушы кесте болып табылады. Шифрлаушы кестені жіберуші және алушының есте сақтауы оңай болуы үшін кілттік сөз пайдалануға болады. Жалпы алғанда, Плейфейр жүйесінің шифрлаушы кестелері толығымен Трисемус шифрлаушы кестелері құрылымына сәйкес. Сондықтан, Плейфейр жүйесінде шифрлау және кері шифрлауды үшін Трисемус кестесін пайдаланамыз.

Шифрлау процедурасы келесі қадамдардан тұрады:

1. Ағымдық хабарламаның ашық мәтіні жұпталған әріптерге бөлінеді. Мәтіндегі әріптер саны жұп болуы керек және екі бірдей әріптен тұратын биграмма болмауы тиіс;

2. Ашық мәтіннің биграммалар тізбегі шифрлаушы кесте көмегімен келесі ереже бойынша тізбекке бөлінеді:

· 2а) егер биграмманың екі әріпі де бір жолда немесе бір бағанда жатпайтын болса, онда осы жұп әріптерден анықталған тіктөртбұрыштың бұрышындағы әріптер табылады;

· 2б) егер биграмманың екі әріпі де кестенің бір бағанында жататын болса, онда шифртекст әріптері ретінде олардан төмен тұрған әріптер алынады;

· 2в) егер биграмманың екі әріпі бір жол бойында жатса, онда шифртекст әріптері ретінде олардың оң жағында орналасқан әріптер алынады. Егер, мұнда әріп шеткі оң жақтағы бағанда орналасса, онда шифр ретінде сол жолдағы сол жақ бағандағы сәйкес әріп алынады.

Мысалы: ИНФОРМАТИКА КАФЕДРАСЫ

Биграммаларға бөлеміз:

ИН ФО РМ АТ ИК АК АФ ЕД РА СЫ

Шифрлаушы кесте бойынша келесі шифрмәтін алынады:

ДФНА РКАТ ИМАК ОЕФИ

2а 2а 2а 2в 2а 2а 2в 2а

Б	А	Н	Д	Е	Р	О	Л
Ь	В	Г	Ж	З	И	Й	К
М	П	С	Т	У	Ф	Х	Ц
Ч	Ш	Щ	Ы	Ъ	Э	Ю	Я

Шифрлауды ашу кезінде кері іс-әрекеттер орындалады.

Әдебиеттер:

1. Дүйсенов Н.Ж., Егенова Ә.М., Көшкінбаева М.Ж. Компьютерлік жүйелердегі ақпаратты қорғау.

2. Балапанов Е.Қ., Бөрібаев Б., Дәулетқұлов А.Б. Жаңа информациялық технологиялар: информатикадан 30 сабақ.-Алматы:ЖТИ,2003,-408 б.

3. Байжұманов М.Қ., Жапсарбаева Л.Қ. Информатика. Жоғары оқу орындардың студенттеріне арналған оқу құралы. –Астана: Еуразия ұлттық университеті, 2004, -224 б.

Лекция. Вижинер шифрлау жүйесі. Күрделі ауыстыру шифрлары

Вижинер шифрлау жүйесі.

· Вижинер шифрлары

Күрделіауыстырушифрлары

· Гронсфельдшифры

Вижинер шифрлау жүйесі. Вижинер жүйесі алғаш рет 1586 жылы жарық көрді және ең көне көп алфавиттік жүйелердің бірі болып табылады. Өз атын ол XVI ғасырдың француз дипломаты Блез Вижинер құрметіне алған. Вижинер сол заманғы криптографиялық жүйелерді жетілдіріп, дамытқан.

Вижинер жүйесі орын алмастыру кілті әріптен әріпке ауысатын Цезарь шифрлау жүйесіне ұқсас. Бұл шифрді Вижинер кестесі деп аталатын кестемен сипаттауға болады.

Вижинер кестесі шифрлау және кері шифрлау үшін қолданылады. Кесте екі ену жолынан тұрады:

· жоғарғы жолда асты сызылған символдары. Олардың көмегімен ашық мәтіннің әріпі есептеледі;

· сол жақ шеткі кілт бағаны.

· Кілттер тізімі әдетте кілттік сөздің әріптерінің сандық мәнінен алынады.

Шифрлау кезінде хабарламаны жол бойынша жазады. Ал оның астына кілттік сөз жазылады. Егер кілт қысқа болса, онда ол циклдық түрде қайталанады. Шифрлау процесі барысында кестенің жоғарғы жағынан әріп табылады және сол жақ бағаннан кілттің мәні алынады. Шифртекст әріпі осы жол мен баған қиылысында анықталады.

Мысалы: Мәтінді ТАЛҒАТ кілті арқылы шифрлайтын болсақ, онда мәтіннің астына кілттік сөздің әріптерін жазып шығамыз:

МЕН ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ СТУДЕНТІМІН НКТ ҚАЗІР ДИПЛОМ ЖАЗЫП ОТЫРМЫН НКТ

ТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛҒАТТАЛ

Шифрлау нәтижесінде төмендегідей шифрмәтінді аламыз:

ОЗПТСПКАЗТУКРЗРРЗТМРЩТОЩПТПИРТЖКНЙМОТПДВЕСЖВОЩПТОЛВЫЖНЕКДРКТПЭХЫОАНКРДВОАГЕКНЫОАНКРДВОАГ

Вижинер шифрлары. Ең танымал ретінде Вижинер шифрлары болып саналады. Оның ерекшелігі ашық мәтіндегі символдарды сәйкес шифромәтіндегі алфавиттің символдарымен ауыстырады. Вижинердің бір алфавиттік және көп алфавиттік деген екі түрі бар. Бір алфавиттік шифрды ашу негізі жеке әріптердің немесе олардың қосындысының пайда болу жиілігін есептеуге бағытталған. Көп алфавиттік шифрлық ауыстыру мысалына Вижинер жүйесін келтіруге болады. Шифрлау тәсілі n x n өлшемді алфавиттік кесте бойынша жүзеге асырылады. Бірінші қатарда алфавиттің барлық символы бар. Әр келесі қатар алфавиттегі әріптерді оң жаққа жылжытқандағы екінші әріптерінен басталып отырады.

Алдымен кілт немесе кілттік сөз таңдалып алынады. Одан кейін шифрлау әдісі келесі түрде орындалады. Ақпараттың әр әрпінің астына тізбектелген түрде кілттің әріптері жазылады, егер кілт ақпаратт сөзінің ұзындығынан қысқа болса, онда ол бірнеше рет қайталанып жазылады. Шифрмәтіннің әр әрпі ашық мәтіннің әріптерін анықтайтын кесте бағанының, кілт әріптерін анықтайтын қатар қиылысында орналасады.

Вижинер әдісі полиалфавиттік шифрлау әдісі болып табылады. Оны математикалық жолмен беретін болсақ:

m Є Z_n – белгілі сан болсын.

Анықтама:

P = C = K = (Z_n)^m. K = (K₁, K₂, …, K_m) кілті үшін келесілерді анықтаймыз:

E_x(x₁, x₂,…, x_m) = (x₁ + K₁, x₂ + K₂, …, x_m + K_m)

D_k(y₁, y₂,…, y_m) = (y₁ - K₁, y₂ - K₂, …, y_m - K_m)

Барлық операциялар Z_n арқылы орындалады. Мүмкін болатын кілттер саны 256^m.

Вижинер әдісімен шифрлау процесін келесі түрде өрнектеуге болады:

· Ашық типті файл болсын, яғни құрамында кез-келген ақпарат болатын мәтіндік файл. Бұл файл Вижинер әдісі алгоритмі бойынша шифрланады. Нәтижесінде шифр мәтінді файл құрылады.

· Шифрды қайта ашу процесі келесі түрде болады:

· Шифрланған мәтіндік файлы Вижинер әдісінің шифрды қайта ашу алгоритмі бойынша ашылады. Нәтижесінде ашық мәтінді файл құрылады.

Күрделіауыстырушифрлары. Күрделіауыстырушифрларыкөпалфавиттідепаталады, өйткеніағымдықхабарламаныңәрбірсимволыншифрлауүшінөзіндікқарапайымауыстырушифрықолданылады.

АуыстырудыңкөпалфавиттішифрларынтәжірибежүзіндекриптографияғаЛеонБатистАльбертиұсындыжәнеенгізді. Оның«Шифртуралытрактат»кітабы 1566 жылыжазылып, Европадағыкриптологиябойыншаеңалғашқығылымиеңбекболды. БүкіләлемдегікриптологтарЛ.Альбертидікриптологияныңнегізінқалаушыдепбіледі.

Гронсфельдшифры. ГронсфельдшифрыдепаталатынкүрделіауыстырушифрыЦезарьшифрыныңбіртүріболыпкеледі. Ағымдықхабарламаныңтөменгіжағынасандардантұратынкілтцифрларыжазылады. Егеркілтхабарламаданқысқаболса, ондажазбациклдықтүрдеқайталанады. Шифрмәтіналуүшіналфавиттегіәріптенкілтцифрынасәйкесорынғажылжығанәріптісәйкестендіреді.

Мысалы: ВОСТОЧНЫЙ ЭКСПРЕСС хабарламасы және 2718 кілті берілген болсын. Келесі шифрмәтінді аламыз:

Д Х Т Ь Р Ю О Г Л Д Л Щ С Ч Ж Щ У

Яғни хабарламаның алғашқы әріпі В-ны шифрлау үшін кілттің 2 цифрын пайдаланып алфавиттегі В-дан кейін тұрған Д әріпі алынады.

Әдебиеттер:

1. Дүйсенов Н.Ж., Егенова Ә.М., Көшкінбаева М.Ж. Компьютерлік жүйелердегі ақпаратты қорғау.

2. Балапанов Е.Қ., Бөрібаев Б., Дәулетқұлов А.Б. Жаңа информациялық технологиялар: информатикадан 30 сабақ.-Алматы:ЖТИ,2003,-408 б.

3. Байжұманов М.Қ., Жапсарбаева Л.Қ. Информатика. Жоғары оқу орындардың студенттеріне арналған оқу құралы. –Астана: Еуразия ұлттық университеті, 2004, -224 б.