2.1.2. Шифры простой перестановки
Шифр простой перестановки переупорядочивает группу букв текста регулярным образом в соответствии с выбранным ключом (правилом) перестановки. Из истории известно множество примеров использования таких шифров для ручного шифрования. При этом часто использовались специальные таблицы, которые давали простые шифрующие процедуры (ключи), согласно которым производились перестановки букв в сообщении. Ключом у таких таблиц служили размеры таблицы, фраза, задающая перестановку или другие специальные особенности таблицы.
Пример простейшего шифра перестановки представлен на рис. 5.5.
Рис. 5.5. Простейший шифр перестановки.
Как видно из рис. 5.5, для того чтобы зашифровать сообщение «ЮСТАС АЛЕКСУ ВСТРЕЧАЙТЕ СВЯЗНОГО», последнее необходимо записать в виде таблицы, состоящей, например, их 5 строк и 6 столбцов. Текст сообщения записывается по столбцам, исключая пробелы. Если последний столбец оказывается неполным, он заполняется произвольно любыми буквами. Для получения зашифрованного сообщения исходный текст считывается построчно (слева направо) и записывается группами, например, по 5 цифр. Последняя
процедура не относится к процессу шифрования и делается только для того, чтобы было удобнее записывать текст, лишенный всякого смысла. Для расшифрования такого текста необходимо знать ключ, а именно количество строк и столбцов в таблице или иными словами, ее размер.
Более практический метод шифрования, очень похожий на предыдущий, описывается ниже. Он отличается лишь тем, что колонки таблицы переставляются по ключевому слову, фразе или набору чисел длиной в строку таблицы.
При шифровании простой перестановкой шифруемый текст последовательными строками записывается под символами ключевого слова, которые не должны повторяться Для упрощения запоминания ключа используют ключевое слово, буквы которого, пронумерованные в порядке их расположения в алфавите, задают правило перестановки. Зашифрованный текст выписывается колонками в той последовательности, в которой располагаются в алфавите буквы ключа или в порядке следования цифр в натуральном ряду, если ключ цифровой. Наглядно процесс шифрования с использованием шифра простой перестановки представлен на рис. 5.6. Предположим, что необходимо зашифровать информационное сообщение
«ЗАСЕДАНИЕ СОСТОИТСЯ ЗАВТРА ЮСТАС».
Для шифрования этого открытого текста запишем его без пробелов (участие последних в процедуре шифрования, из-за их высокой частоты повторения, значительно ослабляет криптостойкость шифра) и выберем ключ шифрования, например, 245 136. Согласно этому ключу, состоящему из 6 цифр, поделим все информационное сообщение на блоки, каждый из которых будет содержать по 6 букв текста. После деления на блоки у нас получилось 4 блока, содержащих по 6 букв в каждом, и 1 блок — по 5 букв. В таких случаях последняя группа букв исходного сообщения произвольно дополняется различными символами до получения полного блока. В нашем случае не достает только одной буквы, поэтому выбираем любую букву, например Ъ, и добавляем ее в конце пятого блока.
Рис. 5.6. Шифр простой перестановки
Далее, используя ключ 245 136, производится перестановка букв исходного открытого текста. Например, первая цифра ключа — 2, указывает на то, что в новом блоке первой буквой зашифрованного текста будет вторая буква блока открытого текста, вторая цифра ключа — 4, показывает, что вторая буква шифротекста — это четвертая буква в блоке открытого текста и т. д.
В конечном итоге, после проведения перестановок во всех блоках, получаем зашифрованный текст. Прочитав его, мы видим, что он полностью лишен какого-либо смыслового содержания.
Для упрощения запоминания ключа обычно используется ключевое слово. В данном случае — это слово «КОРЕНЬ». В нем цифре 1 ключа соответствует буква Е, так как она первой из всех букв этого слова встречается в нашем алфавите, цифре 2 — буква К (по той же причине) и т. д.
То же сообщение можно зашифровать с использованием таблицы, состоящей, например, из 5 строк и 6 столбцов (по длине ключевого слова). Исходный текст записывается по столбцам и образует таблицу (рис. 5.7). Ключевое слово задает правило перестановки столбцов. Если в ключевом слове встречаются одинаковые буквы, то они нумеруются по порядку слева направо. Полученный второй шифротекст, как это видно из рис. 5.7, совершенно не похож на первый.
Рис. 5.7. Шифрование с помощью таблицы
Основным недостатком данного шифра является его невысокая криптостойкость. Разложив зашифрованный текст на множители (не так уж много получается вариантов), можно легко определить вероятную длину кодового слова, которое использовалось при шифровании.
Для повышения криптостойкости полученного выше шифрованного текста можно попробовать зашифровать его еще раз. Этот способ шифрования известен под названием двойная перестановка. Суть этого способа заключается в следующем. Полученный после первого шифрования текст шифруется вторично с использованием таблицы с другой размерностью (длины строк и столбцов подбираются другими). Кроме того, в одной таблице можно переставлять строки, а в другой столбцы. Заполнять таблицу исходным текстом можно разными способами: зигзагом, змейкой, по спирали и т. п.
Шифр простой перестановки с использованием свойств таблиц, называемых магическими квадратами (рис. 5.8), использовался еще в средние века. Магическими квадратами называются равносторонние таблицы, все клетки которых заполнены натуральными числами, начиная от 1. Причем эти числа в сумме дают по каждому столбцу, по каждой строке и по диагоналям магического квадрата одно и тоже число (в нашем случае — это число 34). Исходный текст — ЖДУ ВСТРЕЧИ ЮСТАС, при заполнении магического квадрата, вписывается по порядку следования натуральных чисел, например, число 1 заменялось 1 буквой исходного текста (Ж), число 12 — 12 буквой сообщения (С) и т.п. После записи открытого текста содержимое таблицы считывается по строкам в результате чего и получался шифротскст с перестановкой букв.
Рис. 5.8. Магический квадрат
- Введение
- Часть I основные понятия и положения защиты информации в компьютерных системах
- 1 Предмет и объект защиты
- 1.1. Предмет защиты
- 3. Ценность информации изменяется во времени.
- 4. Информация покупается и продается.
- 5. Сложность объективной оценки количества информации.
- 1.2. Объект защиты информации
- 2 Криптографические системы защиты информации
- 2.1. Одноключевые криптографические системы
- 2.1.1. Блочные шифры
- 2.1.2. Шифры простой перестановки
- 2.1.3. Шифры сложной перестановки
- 2.1.4. Шифры замены (подстановки)
- 2.1.5. Одноалфавитные шифры.
- 2.1.6. Многоалфавитные шифры
- 2.2. Составные шифры
- 2.2.1. Шифры поточного (потокового) шифрования
- 2.2.1.1. Синхронные поточные шифры
- 2.2.1.2. Самосинхронизирующиеся поточные шифры
- 2.2.1.3. Комбинированные шифры
- 2.3. Двухключевые криптографические системы
- 2.3.1. Криптографические системы с открытым ключом
- 2.3.1.1. Метод возведения в степень
- 2.3.1.2. Метод укладки (упаковки) рюкзака (ранца)
- 2.3.1.3. Кодовые конструкции
- 2.4. Составные криптографические системы
- 2.5. Надежность использования криптосистем
- 3 Симметричные криптосистемы и блочные шифры
- 3.1 Определение блочного шифра
- 3.2. Принцип итерирования
- 3.3. Конструкция Фейстеля
- 3.4. Режимы шифрования блочных шифров
- 3.4 Стандарты блочного шифрования
- 3.4.1 Федеральный стандарт сша — des
- 3.4.2. Стандарт России — гост 28147-89
- 3.5 Атаки на блочные шифры
- 3.5.1 Дифференциальный криптоанализ
- 3.5.2. Дифференциальный криптоанализ на основе отказов устройства
- 3.6.3. Линейный криптоанализ
- 4.6.4.Силовая атака на основе распределенных вычислений
- 4.7. Другие известные блочные шифры
- 4 Угрозы безопасности информации в компьютерных системах
- 4.1. Случайные угрозы
- 2.2. Преднамеренные угрозы
- 2.2.2. Несанкционированный доступ к информации
- Направления обеспечения информационной безопасности
- Постулаты безопасности
- 3.1. Правовая защита
- Раздел «Предмет договора»
- Раздел «Порядок приема и увольнения рабочих и служащих»
- Раздел «Основные обязанности администрации»
- 3.2 Организационная защита
- 3.3. Инженерно-техническая защита
- 3.3.1. Общне положения
- 3.3.2. Физические средства защиты
- Охранные системы
- Охранное телевидение
- Запирающие устройства
- 3.3.3. Аппаратные средства защиты
- 3.3.4. Программные средства защиты
- Основные направления использования программной защиты
- Защита информации от несанкционированного доступа
- Защита от копирования
- Защита информации от разрушения
- 3.3.5. Криптографические средства защиты
- Технология шифрования речи
- 4 Способы защиты информации
- 4.1. Общие положения
- 4.2. Характеристика защитных действий
- Защита информации от утечки
- 5.1. Общие положения
- 5.2. Защита информации от утечки по визуально-оптическим каналам
- 5.2.1. Общие положения
- 5.2.2. Средства и способы защиты
- 5.3. Защита информации от утечки по акустическим каналам
- 5.3.1. Общие положения
- 5.3.2. Способы и средства защиты
- 5.4. Защита информации от утечки по электромагнитным каналам
- 5.4.1. Защита утечки за счет микрофонного эффекта
- 5.4.2. Защита от утечки за счёт электромагнитного излучения
- 5.4.3. Защита от утечки за счет паразитной генерации
- 5.4.4. Защита от утечки по цепям питания
- 5.4.5. Защита от утечки по цепям заземления
- 5.4.6. Защита от утечки за счет взаимного влияния проводов и линий связи
- 5.4.7. Защита от утечки за счет высокочастотного навязывании
- 5.4.8. Защита от утечки в волоконно-оптических линиях и системах связи
- 5.5. Защита информации от утечки по материально-вещественным каналам
- 6.1. Способы несанкционированного доступа
- 6.2. Технические средства несанкционированного доступа к информации
- Контроль и прослушивание телефонных каналов связи
- Непосредственное подключение к телефонной линии
- Подкуп персонала атс
- Прослушивание через электромагнитный звонок
- Перехват компьютерной информации, несанкционированное внедрение в базы данных
- 6.З. Защита от наблюдения и фотографирования
- 6.4 Защита от подслушивания
- 6.4.1. Противодействие подслушиванию посредством микрофонных систем
- Некоторые характеристики микрофонов
- Противодействие радиосистемам акустического подслушивания
- Общие характеристики современных радиозакладок
- Содержание введение
- Часть I основные понятия и положения защиты информации в компьютерных системах
- Угрозы безопасности информации в компьютер-ных системах
- Направления обеспечения информационной без-опасности
- 4. Способы защиты информации
- Противодействие несанкционированному досту-пу к источникам конфиденциальной информации