Симметричные криптосистемы. Метод гаммирования

Принцип шифрования гаммированием заключается в генерации гаммы шифра с помощью датчика псевдослучайных чисел и наложении полученной гаммы на открытые данные обратимым образом (например, используя сложение по модулю 2).

Процесс дешифрования данных сводится к повторной генерации гаммы шифра при известном ключе и наложении такой гаммы на зашифрованные данные.

Полученный зашифрованный текст является достаточно трудным для раскрытия в том случае, если гамма шифра не содержит повторяющихся битовых последовательностей. По сути дела, гамма шифра должна изменяться случайным образом для каждого шифруемого слова. Фактически же, если период гаммы превышает длину всего зашифрованного текста и неизвестна никакая часть исходного текста, то шифр можно раскрыть только прямым перебором (пробой на ключ). Криптостойкость в этом случае определяется размером ключа.

Метод гаммирования становится бессильным, если злоумышленнику становится известен фрагмент исходного текста и соответствующая ему шифрограмма. Простым вычитанием по модулю получается отрезок ПСП и по нему восстанавливается вся последовательность. Злоумышленники может сделать это на основе догадок о содержании исходного текста. Так, если большинство посылаемых сообщений начинается со слов "СОВ. СЕКРЕТНО", то криптоанализ всего текста значительно облегчается. Это следует учитывать при создании реальных систем информационной безопасности.

Ниже рассматриваются наиболее распространенные методы генерации гамм, которые могут быть использованы на практике.

Датчики ПСЧ: Чтобы получить линейные последовательности элементов гаммы, длина которых превышает размер шифруемых данных, используются датчики ПСЧ. На основе теории групп было разработано несколько типов таких датчиков.

2. Демонстрация работы программы

Рисунок 3.1 - Работа программы с ключом

Рисунок. Текстовый файл для шифрования

Рисунок. Зашифрованный файл (алгоритм Блюма-Микали)

Рисунок. Расшифрованный файл

Вывод

Во время выполнения лабораторно работы:

- реализовал метод гаммирования линейным конгруэнтным генератором;

- реализовал метод гаммирования нелинейным конгруэнтным генератором;

- реализовал метод гаммирования алгоритмом Блюма-Микали.

Приложение А. Код программы

using …

namespace bespeka_4_bard

{

public partial class Form1: Form

{

public Form1()

{

InitializeComponent();

}

int value = 0;

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

int key = 0; string s = "";

int m=0, x=0, a=0, c=0;

m = (int)numericUpDownM.Value;

x = (int)numericUpDownX.Value;

a = (int)numericUpDownA.Value;

c = (int)numericUpDownC.Value;

if (m < a || m < c || m < x)

MessageBox.Show("Введены не верные данные!Проверте: x < M, a < M, c < M.");

else

{

//Файл для шифрований

openFileDialog1.Filter = "txt files (*.txt)|*.txt";

if (openFileDialog1.ShowDialog() == System.Windows.Forms.DialogResult.OK)

{

System.IO.StreamReader sr = new

System.IO.StreamReader(openFileDialog1.FileName);

//Сохраняем сюда

StreamWriter sw = new StreamWriter("C:/baspeke_4/1shifr.txt");

while (!sr.EndOfStream)

{

s = sr.ReadLine();

for (int i = 0; i < s.Length; i++)

{

x = ((a * x) + c) % m; // формула линейного конгруэнтного метода генерации псевдослучайных чисел

key = x;

}

sw.WriteLine(Shifr(s, key));

}

sr.Close();

sw.Close();

MessageBox.Show("Файл зашифрован!");

}

}

}

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)

{

int key = 0;

int m = 0, x = 0, a = 0, c = 0;

m = (int)numericUpDownM.Value;

x = (int)numericUpDownX.Value;

a = (int)numericUpDownA.Value;

c = (int)numericUpDownC.Value;

string s = "";

if (m < a || m < c || m < x)

MessageBox.Show("Введены не верные данные!Проверте: x < M, a < M, c < M.");

else

{

StreamReader sr = new StreamReader("C:/baspeke_4/1shifr.txt");

StreamWriter sw = new StreamWriter("C:/baspeke_4/rash.txt");

while (!sr.EndOfStream)

{

s = sr.ReadLine();

for (int i = 0; i < s.Length; i++)

{

x = ((a * x) + c) % m; // формула линейного конгруэнтного метода генерации псевдослучайных чисел

key = x;

}

sw.WriteLine(Rashifr(s, key));

}

sr.Close();

sw.Close();

MessageBox.Show("Файл расшифрован!");

}

}

//шифровка

private string Shifr(string stroka, int keyword)

{

string result = "";

for (int i = 0; i < stroka.Length; i++)

{

//Если величина сдвига больше длины алфавита кирилицы

if (keyword > 32)

keyword = keyword % 32;

//Если не кириллица

if (((int)(stroka [i]) < 1040) || ((int)(stroka [i]) > 1103))

result += stroka [i];

//Если буква является строчной

if ((Convert.ToInt16(stroka [i]) >= 1072) && (Convert.ToInt16(stroka [i]) <= 1103))

{

//Если буква, после сдвига выходит за пределы алфавита

if (Convert.ToInt16(stroka [i]) + keyword > 1103)

//Добавление в строку результатов символ

result += Convert.ToChar(Convert.ToInt16(stroka [i]) + keyword - 32);

//Если буква может быть сдвинута в пределах алфавита

else

//Добавление в строку результатов символ

result += Convert.ToChar(Convert.ToInt16(stroka [i]) + keyword);

}

//Если буква является прописной

if ((Convert.ToInt16(stroka [i]) >= 1040) && (Convert.ToInt16(stroka [i]) <= 1071))

{

//Если буква, после сдвига выходит за пределы алфавита

if (Convert.ToInt16(stroka [i]) + keyword > 1071)

//Добавление в строку результатов символ

result += Convert.ToChar(Convert.ToInt16(stroka [i]) + keyword - 32);

//Если буква может быть сдвинута в пределах алфавита

else

//Добавление в строку результатов символ

result += Convert.ToChar(Convert.ToInt16(stroka [i]) + keyword);

}

}

return result;

}

//расшифровка

private string Rashifr(string stroka, int keyword)

{

string result = "";

int tr = 0, t = 0;

for (int i = 0; i < stroka.Length; i++)

{

//Если величина сдвига больше длины алфавита кирилицы

if (keyword > 32)

keyword = keyword % 32;

//Если не кириллица

if (((int)(stroka [i]) < 1040) || ((int)(stroka [i]) > 1103))

result += stroka [i];

//Если буква является строчной

if ((Convert.ToInt16(stroka [i]) >= 1072) && (Convert.ToInt16(stroka [i]) <= 1103))

{

//Если буква, после сдвига выходит за пределы алфавита

if (Convert.ToInt16(stroka [i]) - keyword < 1072)

//Добавление в строку результатов символ

result += Convert.ToChar(Convert.ToInt16(stroka [i]) - keyword + 32);

//Если буква может быть сдвинута в пределах алфавита

else

//Добавление в строку результатов символ

result += Convert.ToChar(Convert.ToInt16(stroka [i]) - keyword);

}

//Если буква является прописной

if ((Convert.ToInt16(stroka [i]) >= 1040) && (Convert.ToInt16(stroka [i]) <= 1071))

{

//Если буква, после сдвига выходит за пределы алфавита

if (Convert.ToInt16(stroka [i]) - keyword < 1040)

//Добавление в строку результатов символ

result += Convert.ToChar(Convert.ToInt16(stroka [i]) - keyword + 32);

//Если буква может быть сдвинута в пределах алфавита

else

//Добавление в строку результатов символ

result += Convert.ToChar(Convert.ToInt16(stroka [i]) - keyword);

}

}

return result;

}

private void button3_Click(object sender, EventArgs e)

{

MessageBox.Show("Внимание! x < M, a < M, c < M.");

numericUpDownM.Value = 100;

numericUpDownX.Value = 2;

numericUpDownA.Value = 8;

numericUpDownC.Value = 65;

}

private void button6_Click(object sender, EventArgs e)

{

int key = 0; string s = "";

int m = 0, x = 0, a = 0, b = 0,c = 0;

m = (int)numericUpDownM1.Value;

x = (int)numericUpDownX1.Value;

a = (int)numericUpDownA1.Value;

b = (int)numericUpDownB1.Value;

c = (int)numericUpDownC1.Value;

if (m < a || m < c || m < x || m < b)

MessageBox.Show("Введены не верные данные!Проверте: x < M, a < M, c < M.");

else

{

//Файл для шифрований

openFileDialog1.Filter = "txt files (*.txt)|*.txt";

if (openFileDialog1.ShowDialog() == System.Windows.Forms.DialogResult.OK)

{

System.IO.StreamReader sr = new

System.IO.StreamReader(openFileDialog1.FileName);

//Сохраняем сюда

StreamWriter sw = new StreamWriter("C:/baspeke_4/nelen_1shifr.txt");

while (!sr.EndOfStream)

{

s = sr.ReadLine();

for (int i = 0; i < s.Length; i++)

{

x = ((a * (x*x)) + (b*x)+c) % m; // формула линейного конгруэнтного метода генерации псевдослучайных чисел

key = x;

}

sw.WriteLine(Shifr(s, key));

}

sr.Close();

sw.Close();

MessageBox.Show("Файл зашифрован!");

}

}

}

private void button5_Click(object sender, EventArgs e)

{

int key = 0;

int m = 0, x = 0, a = 0, b = 0, c = 0;

m = (int)numericUpDownM1.Value;

x = (int)numericUpDownX1.Value;

a = (int)numericUpDownA1.Value;

b = (int)numericUpDownB1.Value;

c = (int)numericUpDownC1.Value;

string s = "";

if (m < a || m < c || m < x||m<b)

MessageBox.Show("Введены не верные данные!Проверте: x < M, a < M, c < M.");

else

{

StreamReader sr = new StreamReader("C:/baspeke_4/nelen_1shifr.txt");

StreamWriter sw = new StreamWriter("C:/baspeke_4/nelen_rash.txt");

while (!sr.EndOfStream)

{

s = sr.ReadLine();

for (int i = 0; i < s.Length; i++)

{

x = ((a * (x * x)) + (b * x) + c) % m;// формула линейного конгруэнтного метода генерации псевдослучайных чисел

key = x;

}

sw.WriteLine(Rashifr(s, key));

}

sr.Close();

sw.Close();

MessageBox.Show("Файл расшифрован!");

}

}

private void button4_Click(object sender, EventArgs e)

{

MessageBox.Show("Внимание! x < M, a < M, b < M, c < M.");

numericUpDownM1.Value = 100;

numericUpDownX1.Value = 2;

numericUpDownA1.Value = 8;

numericUpDownB1.Value = 34;

numericUpDownC1.Value = 65;

}

private void button7_Click(object sender, EventArgs e)

{

int p = 0, x = 0, g = 0, a=0, key =0;

string s = "";

p = (int)numericUpDownP.Value;

g = (int)numericUpDownG.Value;

x = (int)numericUpDownXx.Value;

//if (m < a || m < c || m < x || m < b)

// MessageBox.Show("Введены не верные данные!Проверте: x < M, a < M, c < M.");

//else

{

//Файл для шифрований

openFileDialog1.Filter = "txt files (*.txt)|*.txt";

if (openFileDialog1.ShowDialog() == System.Windows.Forms.DialogResult.OK)

{

System.IO.StreamReader sr = new

System.IO.StreamReader(openFileDialog1.FileName);

//Сохраняем сюда

StreamWriter sw = new StreamWriter("C:/baspeke_4/Blum-Micali_shifr.txt");

while (!sr.EndOfStream)

{

s = sr.ReadLine();

for (int i = 0; i < s.Length; i++)

{

a = modExp(g, x, p);

x = a;

key = x;

}

sw.WriteLine(Shifr(s, key));

}

sr.Close();

sw.Close();

MessageBox.Show("Файл зашифрован!");

}

}

}

public static int modExp(int g, int x, int p)

{

int r = 1;

while (x > 0)

{

if (x % 2 == 1)

r = r * g % p;

x = (int)Math.Floor((double)x / 2);

g = g * g % p;

}

return r;

}

private void button8_Click(object sender, EventArgs e)

{

int p = 0, x = 0, g = 0, a = 0, key = 0;

string s = "";

p = (int)numericUpDownP.Value;

g = (int)numericUpDownG.Value;

x = (int)numericUpDownXx.Value;

StreamReader sr = new StreamReader("C:/baspeke_4/Blum-Micali_shifr.txt");

StreamWriter sw = new StreamWriter("C:/baspeke_4/Blum-Micali_rash.txt");

while (!sr.EndOfStream)

{

s = sr.ReadLine();

for (int i = 0; i < s.Length; i++)

{

a = modExp(g, x, p);

x = a;

key = x;

}

sw.WriteLine(Rashifr(s, key));

}

sr.Close();

sw.Close();

MessageBox.Show("Файл расшифрован!");

}

private void button9_Click(object sender, EventArgs e)

{

numericUpDownP.Value=39319;

numericUpDownG.Value=4;

numericUpDownXx.Value=1022;

}

}

}

Размещено на Allbest.ru