Симметриялық шифрлау

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ 

Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті 

Ақпараттық  және телекоммуникациялық технологиялар институты 

Есептеу техникасы кафедрасы 
 
 
 
 
 
 

ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС №3 

Тақырыбы: «Симметриялық шифрлау» 
 
 
 
 

Зертханалық жұмысты орындаудың өлшеу құралы 

 
 

Білім алушының Т.А.Ж. Есетов Е.Б.

Мамандық  шифры 050704

Оқытушының  Т.А.Ж. ШайкуловаА.А. 
 

Алматы 2011

     Тапсырма 1. Симметриялық шифрлау – дешифрлау. 

     Бастапқы  мәтін «ЕСЕТОВЕРГЕНБАЛТАБЕКУЛЫ» Вижинер кестесінің көмегімен шифрлау.

     Бастапқы  деректер:

     Хабар: ЕСЕТОВЕРГЕНБАЛТАБЕКУЛЫ

     Кілт: ЖОЛБАРЫС 

     Шешімі:

   Есепті  шешу үшін алфавит саны К-ға тең болатындай шыршы матрица түріндегі кесстені құрамыз. Матирицаның бірінші жолында  кезектелген ретпен әріптер жазылады, ал екінші жолында да  дәл сол  әріптер оңға қарай бір орын жылжып жазылады,үшіншіде оңға қарай екі  орынға жылжытып жазылады және әрі  қарай осы ретпен кете береді.Оңға қарай жылжытып отырғанда алғы жағында  бос қалған орындарға сол жақта  ығысып қалып отырған әріптерді  1 – суреттегідей етіп жазамыз.

     А Б В Г Д Е . . . Э  Ю Я

     Б В Г Д Е Ж . . . Ю Я А

     В Г Д Е Ж З . . . Я  А  Б

     Г Д Е Ж З И . . . А  Б  В

     Д Е Ж З И Й . . . Б  В  Г

     Е Ж З И Й К . . . В  Г  Д

     …………………………

     Я А Б В Г Д . . . Ь  Э  Ю 

     1 – сурет. Вижинера шифрлауының  кестесі. 

Мәтінді шифрлау үшін елгілі сөзден немесе әріптер тобынан тұратын кілт орнатылады. Ё әріпінсіз құрылған матрицадан шифрлау подматрицасы алынады.Ол бастапқы әріптері кілттік сөздің әріптері болып табылатын бірінші жолдан және матрицаның жолынан тұрады.

 

2 – сурет. Шифрлау кілті. 

Шифрлау үрдісі келесідей әрекеттерді жүзеге ассыруды қамтиды:

А)Шифрланатын  мәтіннің астына кілттің әріптері қанша  рет жазылу керек болса, сонша  рет қайталанып жазылады.

     Б) Мәтінің және кілттің әріптерінен  бастап шифрланатын мәтіннің  әрбір әріпі баған қиылысында  орналасқан  әріппен ауыстырылады. 

 

3 - сурет. Шифрлау механизмі. 

      Шифрмәтінді қайтадан қалпына келтіру үшін кілтті білу қажет.

      Қалпнып келтіру келесідей кезекпен орындалады:

      А) Шифрмәтіннің үстіне ретімен кілттің  әріптері жазылады.

      Б) Кілттің әрпінен басталатын подматрицалық  Вижинер кестесінен шифрмәтіннің әрпі ізделінеді; сәйкес бағанда орналасақан  бірінші жолдың әрпі шифрмәтіннің әрпі болып табылады.

      В) Алынған қорытынды мағынасына қара топтастырылады. 

 

      Рисунок 4. Шифршешу механизмі. 

      Тапсырма 2. Теория (Цезарь шифры ) 

    Криптология –ерте дәуірдегі білім және ол Юлии Цезардың (100-44жж. б.з.д.) Цицеронмен (106 - 43 жж.б.з.д.) хат алысуы деп айтады. Цезарь шифры не циклдық қоюдың шифры хабардағы әрбір әріптің ауыстырылуынан тұрады. . Алфавит циклық деп аталады, яғни  Z кейін A тұраады, Цезарь әріпті тұрған орнынан үш орын әрі басқа әріппен ауыстырған.

    Қазіргі кезде криптологияда әріптерді  әріптермен емес оларға сәйкес келетін  сандар түінде өзгерту қабылданған. Осылайнан латын алфавитінде 0-ден(сәкесінше  А) 25-ке деінгі сандар қолданылады (Z ). Бастапқы мәтіне сәйкес сандық мағынаны білдіретін х, кодталған –у, енді шифрдың қолданылу  ережесін жазамыз:

          y = x + z (mod N), (1)

    мұнда z – белгісіз кілт,

          N –алфавиттегі символдар саны.

    Цезарь  шифрында белгіленген мағынасы белгісіз кілттің мағынасымен сәйкес келеді z = 3 (Август Цезарында z = 4). Мұндай шифрлар  кілтті білме-ақ оңай анықталынатын: шифрлаудың алгоритмін білсе болғаны кілтті асатолу арқылы білуге болады. Криптология  екі бөлімнен тұрады– криптография-шифрлаудың әдістерін және хабардың жалған екенін тексерумен, және криптоанализа-шифршешудің  жолдарын қарастырумен и криптограммдарды ауыстырумен айналысды. Ұзақ жылдар бойы бірінші шифрының тұқрақсыздығы  криптография атмосферасында белгісіздікті  қалыптастырды,криптология ғылымының  дамуын тоқтатты.  

    Мыңдаған  жылдар бұрын ғылымға дейінгі  криптография көптеген қызықты шешімдерді тапты. Қарапайым әрекет – орналастыруды  алфавиттік емес ретпен орындау. Хабардағы  символдардың орын ауыстырып қоюда  жақсы ой

    Шифрлау алгоритмнің классификациясы 

1. Симметриялық (құпия, бірдей кілтпен, біркілттік, single-key).
1. Ағындық (ағын құрамын шифрлау):
1. Бірпайдаланатын не көппайдаланатын кітпен(infinite-key cipher);
2. Соңғы кілтпен (система Вернама - Vernam);
3. кездейсоқ сандар генераторы негізін (ПСЧ).
2. Блогтық (блог құрамын шифрлау):
1. Қайта жүктеу шифры(permutation, P-блоки);
2. Ауыстыру шифры (подстановки, substitution, S-блоки):

моноалфавиттік (Цезарь коды);

полиалфавиттік(Видженер шифры, Джефферсон цилиндры, Уэтстоун дискі, Enigma);

3. Құралған:

Lucipher (фирма IBM, США);

DES (Data Encryption Standard, США);

FEAL-1 (Fast Enciphering Algoritm, Япония);

IDEA/IPES (International Data Encryption Algorithm/Improved Proposed Encryption Standard, фирма Ascom-Tech AG, Швейцария);

B-Crypt (фирма British Telecom, Великобритания);

ГОСТ 28147-89 (СССР); * Skipjack (США).

2. Асимметриялық (ашық кілтпен, public-key):
1. Диффи-Хеллман DH (Diffie, Hellman);
2. Райвест-Шамир-Адлeман RSA (Rivest, Shamir, Adleman);
3. Эль-Гамаль ElGamal.