Практическая работа №4 «Криптоанализ методов замены»
Цель работы: изучить методы криптоанализа шифров замены.
Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы.
Криптоанализ - это наука получения открытого текста не имея ключа. Успешно проведенный криптоанализ может раскрыть открытый текст или ключ. Раскрытие ключа не криптологическим способом называют компрометацией. Попытка криптоанализа называется вскрытием.
Существует 4 основных типа криптоаналитического вскрытия. Для каждого из них предполагается, что криптоналитик обладает полнотой знаний об использовании алгоритма шифрования:
Вскрытие с использованием только шифротекста. У криптоаналитика есть шифротексты нескольких сообщений, зашифрованных одним и тем же алгоритмом шифрования. Задача криптоаналитика состоит в раскрытии открытого текста как можно большего числа сообщений или получения ключа, использованного для шифрования других сообщений, зашифрованных тем же ключом.
Вскрытие с использованием открытого текста. У криптоаналитика есть доступ не только к шифротекстам нескольких сообщений, но и к открытому тексту этих сообщений. Его задача состоит в получении ключа, использованного для шифрования сообщения, для дешифрования других сообщений, зашифрованных тем же ключом.
Вскрытие с использованием выбранного открытого текста. У криптоаналитика не только есть доступ к шифротекстам и открытым текстам нескольких сообщений, но и возможность выбирать открытый текст для шифрования.
Адаптивное вскрытие с использованием открытого текста. Это частный случай вскрытия с использованием выбранного открытого текста. Криптоаналитик не только может выбирать шифруемый текст, но также может строить свой последующий выбор на базе полученных результатов.
Вскрытие с использованием выбранного шифротекста. Криптоаналитик может выбрать различные шифротексты для шифрования и имеет доступ к дешифрованным открытым текстам.
Криптоаналитики часто используют индекс соответствия для определения того, находятся ли они на правильном пути.
Теоретически ожидаемое значение индекса соответствия определяется следующим выражением:
где N - длина сообщения в буквах, m - число алфавитов.
Шифровки, которые дают значение индекса соответствия больше чем 0,066 - сами сообщают о том, что вероятно использовалась одноалфавитная подстановка. Если индекс соответствия находится между 0,052 и 0,066, то вероятно был использован двухалфавитный шифр подстановки.
0,047 < И.С. < 0,052 - трехалфавитный шифр.
Криптоаналитик берет наиболее часто встречающийся символ и предполагает, что это пробел, затем берет следующий наиболее частый символ и предполагает, что это буква "e" (для английских текстов) и т.д.
Принципиальное значение для надежности шифрования имеет длина кода ключа, т.е. отношение его длины к длине закрываемого им текста. Чем больше оно приближается к 1, тем надежнее шифрование.
Задание
1.Прослушать обучающий курс преподавателя в лекционном классе.
2.Изучить возможности методов частотного анализа шифрования заменой:
2.1 частотный анализ шифра Цезаря
2.2 Частотный анализ шифра замены по кодовому слову
3. Текст зашифрован методом замены шифром Цезаря.
4. Провести частотный анализ символов предложенного текста.
5. Вычислить количество позиций сдвига
6. Расшифровать сообщение.
«зоикжървиззитыябийълзилмвнаяюъ
ьзийякялмъеиыхмцюяеижиюзиэиэил
нюъклмьъвьхтеизъэилнюъклмьяззхгнкиьязц»
7. Текст зашифрован методом замены.
8. Провести частотный анализ символов предложенного текста.
9. Выявить наиболее часто встречаемые символы зашифрованного текста сопоставить им часто встречаемые символы алфавита.
10. Провести анализ отдельно стоящих символов
11. Провести анализ окончаний слов.
12. Расшифровать сообщение:
29 15 10 17 29 22 25 31 15 33 35 41 43 45 35 57 45 25 17 59 15 10 25 41
25 69, 59 78 29 82 25 78 25 17 15 10 88 90 78 25 62 25 22 10 57 73 79 35 67
78 90 88 29 45 35 29, 54 57 90 31 90 73 22 88 15 88 29 15 17 69 41 25 15, 70
17 90 57 43 59 15 78 15 62 22 25 17 57 25 69 88 15 82 17 25 88 29 45 35. . .
56 67 92 18 58 39 99 27 87 67 56 25 56 80 67 10 17 92 39 62 25 56 27 24
95 56 31 95 46 27 73 56 31 17 58 39 58 67 95 58 92 56 95 40 24 40 17 92 39
62 69 39 40 17 56 67 58 - 56 18 99 92 46 67 56 87, 69 56 69 39 36 80 17 92
67 27 39 40 87 56 17 58 73 40. 25 56 39 73 56 10 17 92, 56 43 92 80 40 10, 95
56 23 80 40 23 17 40 24 40 25 46 92 69 14 95 67 27 73 95 73 58 87 67 56 73
58. 69 39 58 69 56 95 46 27 23 25 46 92 67 10 17 56 38 58 73 95 92 58 56 38
58 46 73 40 67 92 10. 25 46 92 18 56 46 56 69 92 25 27 17 62 73 56 69 24 80
58 39 62 18 14 17 56 25 46 58 69 58 17 92 95 56 58 87 67 56 43 58 39 73 69
56, 23 17 40 24 40 46 40 24 18 58 23 40 17 92 39 62. 56 80 67 40 95 56 18 17
40 23 56 80 40 46 10 73 58 87 43 58 80 69 27 87 67 58 80 58 17 10 87 73 46
58 67 92 46 56 69 56 95 67 40 87 40 95 58 73 58 92 73 14 39 10 38 58 95 46
40 73 67 56 25 56 69 73 56 46 58 67 67 14 87 67 40 39 73 40 69 17 58 67 92
10 87 92 67 39 73 46 27 95 73 56 46 40 56 67 92 39 56 69 58 46 99 58 67 67
156 73 56 38 67 56 24 67 40 17 92, 24 40 38 58 87 25 46 92 99 17 92. 25 56 67
10 73 92 10 67 58 92 87 58 17 92, 80 17 10 38 58 23 56 95 56 67 95 46 58 73
67 56 25 46 58 80 67 40 24 67 40 38 58 67 14 69 39 58 71 73 92 99 73 27 95
92 - 67 56 56 73 67 92 82 71 73 56 23 56 92 67 58 73 46 58 18 56 69 40 17 56
39 62.
67 58 25 46 56 99 17 56 92 87 92 67 27 73 14, 95 40 95 56 67 27 69 92 80
58 17 51 58 17 62 92 82 67 58 17 58 23 95 56 23 56 92 71 95 24 56 73 92 38
58 39 95 56 23 56 25 27 73 58 99 58 39 73 69 92 10 - 73 46 92 25 27 17 62 73
40 25 56 25 46 40 69 56 87 27 18 56 46 73 27, 27 39 14 25 40 67 67 14 58 38
58 46 73 56 69 56 31 27 31 87 56 31 73 27 87 18 17 58 46 56 69, 17 40 87 25
56 38 58 95, 25 58 46 58 95 17 36 38 40 73 58 17 58 31 92 95 67 56 25 56 95.
73 46 92 69 14 25 27 95 17 14 82 71 95 46 40 67 40 69 69 92 80 58 69 58 46
73 92 95 40 17 62 67 14 82 25 46 10 87 56 27 23 56 17 62 67 92 95 56 69 - 56
67 92 39 40 87 14 58, 67 92 95 40 95 56 31 56 99 92 18 95 92. . .
18 56 80 46 56 39 73 92 46 40 80 92, 56 67 25 56 69 73 56 46 92 17 25 46
56 39 58 18 10 25 56 17 36 18 92 69 99 27 36 39 10 51 92 73 40 73 27: ѕ38
73 56 56 80 92 67 38 58 17 56 69 58 95 25 56 39 73 46 56 92 17, 80 46 27 23
56 31 24 40 69 39 58 23 80 40 46 40 24 17 56 87 40 73 62 39 87 56 43 58 73ї.
92, 25 56 82 17 56 25 40 69 25 56 25 17 58 38 27 39 73 46 40 99 92 17 27 69
24 67 40 95 73 56 23 56, 38 73 56 67 40 25 40 46 67 92 95 80 56 17 43 58 67
18 80 92 73 58 17 62 67 56 39 73 56 10 73 62 67 40 99 27 82 58 46 58, 80 56
39 73 40 17 95 92 67 43 40 17 92 24 25 46 92 99 92 73 14 82 67 40 80 95 56
17 58 67 56 87 67 56 43 58 67.
Таблица частотности букв в русском языке
| О | 11.35 | Ь | 2.09 |
| Е | 8.93 | Ы | 1.9 |
| А | 8.2 | Г | 1.8 |
| Н | 6.71 | Б | 1.77 |
| И | 6.48 | Ч | 1.67 |
| Т | 6.17 | З | 1.65 |
| С | 5.22 | Ж | 1.14 |
| Л | 4.95 | Й | 1.09 |
| В | 4.47 | Ш | 0.89 |
| Р | 4.17 | Х | 0.79 |
| К | 3.35 | Ю | 0.66 |
| Д | 2.97 | Э | 0.33 |
| М | 2.93 | Ц | 0.29 |
| У | 2.86 | Щ | 0.29 |
| П | 2.39 | Ф | 0.1 |
| Я | 2.17 | Ъ | 0.02 |
Контрольные вопросы.
1.Оценить надежность шифрования замеой
2.От чего зависит возможность успешного проведения криптоанализа шифров замены.
3. Насколько увеличивается сложность криптоанализа многоалфавитной замены.