Криптография

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

Кафедра вычислительной техники

Структуры и алгоритмы обработки данных

Лабораторная работа № 8

Криптография

Тула 2019



1. Цель работы

Ознакомиться с методами криптографии.

2. Задание на лабораторную работу

Напишите программу которая шифрует и расшифровывает сообщения с помощью перестановочного шифра по столбцам.

3. Листинг программы

#pragma once

namespace SwapColumns {

using namespace System;

using namespace System::ComponentModel;

using namespace System::Collections;

using namespace System::Windows::Forms;

using namespace System::Data;

using namespace System::Drawing;

using namespace cli;

/// <summary>

/// Summary for Form1

///

/// WARNING: If you change the name of this class, you will need to change the

/// 'Resource File Name' property for the managed resource compiler tool

/// associated with all .resx files this class depends on. Otherwise,

/// the designers will not be able to interact properly with localized

/// resources associated with this form.

/// </summary>

public ref class Form1 : public System::Windows::Forms::Form

{

public:

Form1(void)

{

InitializeComponent();

//

//TODO: Add the constructor code here

//

}

protected:

/// <summary>

/// Clean up any resources being used.

/// </summary>

~Form1()

{

if (components)

{

delete components;

}

}

private: System::Windows::Forms::Button^ button1;

protected:

private: System::Windows::Forms::Button^ button2;

private: System::Windows::Forms::Label^ label1;

private: System::Windows::Forms::TextBox^ textBox1;

private: System::Windows::Forms::TextBox^ textBox2;

private: System::Windows::Forms::TextBox^ textBox3;

private: System::Windows::Forms::TextBox^ textBox4;

private: System::Windows::Forms::Label^ label2;

private: System::Windows::Forms::Label^ label3;

private: System::Windows::Forms::Label^ label4;

private: System::ComponentModel::IContainer^ components;

private:

/// <summary>

/// Required designer variable.

/// </summary>

#pragma region Windows Form Designer generated code

/// <summary>

/// Required method for Designer support - do not modify

/// the contents of this method with the code editor.

/// </summary>

void InitializeComponent(void)

{

this->button1 = (gcnew System::Windows::Forms::Button());

this->button2 = (gcnew System::Windows::Forms::Button());

this->label1 = (gcnew System::Windows::Forms::Label());

this->textBox1 = (gcnew System::Windows::Forms::TextBox());

this->textBox2 = (gcnew System::Windows::Forms::TextBox());

this->textBox3 = (gcnew System::Windows::Forms::TextBox());

this->textBox4 = (gcnew System::Windows::Forms::TextBox());

this->label2 = (gcnew System::Windows::Forms::Label());

this->label3 = (gcnew System::Windows::Forms::Label());

this->label4 = (gcnew System::Windows::Forms::Label());

this->SuspendLayout();

//

// button1

//

this->button1->Location = System::Drawing::Point(97, 65);

this->button1->Margin = System::Windows::Forms::Padding(2);

this->button1->Name = L"button1";

this->button1->Size = System::Drawing::Size(246, 22);

this->button1->TabIndex = 0;

this->button1->Text = L"Зашифровать";

this->button1->UseVisualStyleBackColor = true;

this->button1->Click += gcnew System::EventHandler(this, &Form1::button1_Click);

//

// button2

//

this->button2->Location = System::Drawing::Point(97, 115);

this->button2->Margin = System::Windows::Forms::Padding(2);

this->button2->Name = L"button2";

this->button2->Size = System::Drawing::Size(246, 22);

this->button2->TabIndex = 1;

this->button2->Text = L"Расшифровать";

this->button2->UseVisualStyleBackColor = true;

this->button2->Click += gcnew System::EventHandler(this, &Form1::button2_Click);

//

// label1

//

this->label1->AutoSize = true;

this->label1->Location = System::Drawing::Point(9, 20);

this->label1->Margin = System::Windows::Forms::Padding(2, 0, 2, 0);

this->label1->Name = L"label1";

this->label1->Size = System::Drawing::Size(90, 13);

this->label1->TabIndex = 3;

this->label1->Text = L"Открытый текст";

//

// textBox1

//

this->textBox1->Location = System::Drawing::Point(97, 20);

this->textBox1->Margin = System::Windows::Forms::Padding(2);

this->textBox1->Name = L"textBox1";

this->textBox1->Size = System::Drawing::Size(246, 20);

this->textBox1->TabIndex = 4;

this->textBox1->Text = L"THIS IS A SECRET MESSAGE";

//

// textBox2

//

this->textBox2->Location = System::Drawing::Point(97, 42);

this->textBox2->Margin = System::Windows::Forms::Padding(2);

this->textBox2->Name = L"textBox2";

this->textBox2->Size = System::Drawing::Size(98, 20);

this->textBox2->TabIndex = 5;

this->textBox2->Text = L"CARTS";

//

// textBox3

//

this->textBox3->Location = System::Drawing::Point(97, 92);

this->textBox3->Margin = System::Windows::Forms::Padding(2);

this->textBox3->Name = L"textBox3";

this->textBox3->Size = System::Drawing::Size(246, 20);

this->textBox3->TabIndex = 6;

//

// textBox4

//

this->textBox4->Location = System::Drawing::Point(97, 141);

this->textBox4->Margin = System::Windows::Forms::Padding(2);

this->textBox4->Name = L"textBox4";

this->textBox4->Size = System::Drawing::Size(246, 20);

this->textBox4->TabIndex = 7;

//

// label2

//

this->label2->AutoSize = true;

this->label2->Location = System::Drawing::Point(9, 42);

this->label2->Margin = System::Windows::Forms::Padding(2, 0, 2, 0);

this->label2->Name = L"label2";

this->label2->Size = System::Drawing::Size(39, 13);

this->label2->TabIndex = 8;

this->label2->Text = L"КЛЮЧ";

//

// label3

//

this->label3->AutoSize = true;

this->label3->Location = System::Drawing::Point(9, 92);

this->label3->Margin = System::Windows::Forms::Padding(2, 0, 2, 0);

this->label3->Name = L"label3";

this->label3->Size = System::Drawing::Size(82, 13);

this->label3->TabIndex = 9;

this->label3->Text = L"Зашифр. текст";

//

// label4

//

this->label4->AutoSize = true;

this->label4->Location = System::Drawing::Point(9, 141);

this->label4->Margin = System::Windows::Forms::Padding(2, 0, 2, 0);

this->label4->Name = L"label4";

this->label4->Size = System::Drawing::Size(82, 13);

this->label4->TabIndex = 10;

this->label4->Text = L"Расшфр. текст";

//

// Form1

//

this->AutoScaleDimensions = System::Drawing::SizeF(6, 13);

this->AutoScaleMode = System::Windows::Forms::AutoScaleMode::Font;

this->ClientSize = System::Drawing::Size(350, 176);

this->Controls->Add(this->label4);

this->Controls->Add(this->label3);

this->Controls->Add(this->label2);

this->Controls->Add(this->textBox4);

this->Controls->Add(this->textBox3);

this->Controls->Add(this->textBox2);

this->Controls->Add(this->textBox1);

this->Controls->Add(this->label1);

this->Controls->Add(this->button2);

this->Controls->Add(this->button1);

this->Margin = System::Windows::Forms::Padding(2);

this->Name = L"Form1";

this->Text = L"Form1";

this->ResumeLayout(false);

this->PerformLayout();

}

#pragma endregion

private: System::Void button1_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) {

textBox3->Text = ToChunks(

crypt(textBox1->Text->ToUpper()->Replace(" ", ""),

textBox2->Text, false));

}

private: System::Void button2_Click(System::Object^ sender, System::EventArgs^ e) {

textBox4->Text = ToChunks(

crypt(textBox3->Text->ToUpper()->Replace(" ", ""),

textBox2->Text, true));

}

private:

//Производит шифрование.

System::String^ crypt(System::String^ message, System::String^ key, System::Boolean Decrypt)

{

System::String ^result;

array< Int32 > ^mapping;

array< Int32 >^ forward_mapping = gcnew array< Int32 >(key->Length);

array< Int32 >^ inverse_mapping = gcnew array< Int32 >(key->Length);

//Используя ключевое слово, создаём карту шифрования

make_mapping(key, forward_mapping, inverse_mapping);

if(Decrypt){mapping = inverse_mapping/*DeCrypt*/;}else{mapping = forward_mapping/*EnCrypt*/;}

//Дополняем, что бы сообщение было кратно ключевому слову

Int32 lenght = message->Length % mapping->Length;

if (lenght) {

for (Int32 i = 0; i < (mapping->Length - lenght); i++){

message += "X";

}

}

//Шифруем или расшифровываем

for (Int32 j = 0; j < message->Length; j += mapping->Length){

for (Int32 i = 0; i < mapping->Length; i++){

Int32 a = mapping[i];

result += message[j + a];

}

}

return result;

}

//Разбивает сообщение на блоки по 5 элементов

System::String^ ToChunks(System::String^ message)

{

message += " ";

System::String ^result = "";

for (int i = 0; i < message->Length - 5; i += 5){

result += message->Substring(i, 5) + " ";

}

return result;

}

//Создаёт прямую и инверсную карту шифрования

void make_mapping(String ^key, array< Int32 > ^forward_mapping , array< Int32 > ^inverse_mapping )

{

array<Char> ^chars = key->ToCharArray();

Array::Sort(chars);

String ^sorted_key = gcnew String(chars);

for(int i = 0; i < key->Length; i++){

forward_mapping[i] = sorted_key->IndexOf(key[i]);

}

for(int i = 0; i < key->Length; i++){

inverse_mapping[forward_mapping[i]] = i;

}

}

};

}

программа шифр карта сообщение

Результаты работы программы

Рис. 1

Вывод

В ходе проделанной работы ознакомились с методами криптографии.



Контрольные вопросы

1. Что такое криптография?

Криптография -- это исследование методов безопасной передачи информации, которая потенциально может быть перехвачена злоумышленниками.

2.Что такое блочный шифр?

В блочном шифре сообщение разбивается на блоки, которые затем отдельно шифруются и объединяются в криптограмму. Во многих блочных шифрах кодирование выполняется путем многократной трансформации данных. Трансформация должна быть обратимой, чтобы позже криптограмму можно было расшифровать. Разбиение текста на одинаковые блоки позволяет предусмотреть изменения фрагментов определенной длины. Полезное свойство блочных шифров заключается в том, что они позволяют криптографическому программному обеспечению работать с относительно небольшими фрагментами текста. Он может анализировать сообщение по частям, которые легко помещаются в памяти. Даже если программе придется использовать файл подкачки, каждый фрагмент сообщения будет загружаться в память всего один раз.

3.Что такое подстановочные шифры, перестановочные шифры?

В перестановочном шифре буквы открытого текста меняются местами каким-то определенным образом, результатом чего является криптограмма. Чтобы прочитать сообщение, получатель возвращает буквы на их исходные позиции. Такие шифры частично полагаются на безопасность через неясность, если злоумышленник не знает, какой именно метод перестановки используется. Большинство из этих методик, помимо прочего, предоставляют ключ, который несет в себе определенную информацию о перестановке. С такими шифрами довольно легко работать с помощью карандаша и бумаги - они могут играть роль занятных упражнений (если они кажутся вам слишком простыми, попробуйте проводить вычисления в голове).

Шифры подстановки. В шифрах подстановки буквы открытого текста заменяются другими.

4.Что такое шифр Цезаря?

Шифр Цезаря один из наиболее древнейших известных шифров. Схема шифрования очень проста -- используется сдвиг буквы алфавита на фиксированное число позиций. Используемое преобразование обычно обозначают как ROTN, где N -- сдвиг, ROT -- сокращение от слова ROTATE, в данном случае «циклический сдвиг».

5.Что такое маршрутный шифр?

В маршрутном шифре открытый текст записывается в массив (или упорядочивается каким-то другим способом) и затем считывается из него в порядке, который определяется конкретным маршрутом.

6.Что такое шифр Виженера?

В шифре Фейстеля, названном в честь криптографа Хорста Фейстеля, сообщение разбивается пополам на левую и правую части -- L0 и R0. К правой части применяется функция, и полученный результат совмещается с левой частью с помощью операции XOR. Затем эти два фрагмента меняются местами и процесс повторяется определенное количество раундов.

7.Что такое одноразовый блокнот?

Схема одноразовых блокнотов -- это некая разновидность шифра Виженера, в которой ключ имеет ту же длину, что и сообщение. Сдвиг присваивается каждой букве отдельно, поэтому для его поиска нельзя использовать частотный анализ криптограммы

8.Что такое алгоритм RSA?

Шифрование с открытым ключом и RSA. В шифровании с открытым ключом используется два отдельных ключа -- открытый и закрытый. Открытый ключ обычно публикуется, поэтому его может узнать кто угодно (включая злоумышленника). Закрытый ключ известен только получателю. Отправитель использует открытый ключ для шифрования сообщения и передает результат получателю. Однако расшифровать его можно только с помощью закрытого ключа.

В других типах шифрования для кодирования и декодирования сообщения используется один и тот же ключ, поэтому их называют симметричными. Одним из самых известных алгоритмов шифрования с открытым ключом является RSA, названный в честь тех, кто впервые его описал: Рональда Ривеста, Ади Шамира и Леонарда Адлемана.

9.Области применения криптографии?

Задача шифрования -- сделать так, чтобы отправитель мог послать сообщение получателю, а третья сторона, которую обычно зовут злоумышленником или перехватчиком, не могла данное сообщение понять. Предполагается, что злоумышленник в любом случае перехватит данные, поэтому помешать ему их прочитать может только шифрование

Размещено на Allbest.ru

...