Ақпаратты қоғаудың криптографиялық принциптері

1 зертханалық жұмыс

Ақпаратты қоғаудың криптографиялық принциптері

Орын ауыстыру шифрлары

Шифрланатын мәтiннiң символдарын орын ауыстырумен шифрлаған кезде бұл мәтiннiң блогының шегiнде анықталған ереже бойынша орындары ауыстырылады. Орын ауыстыру шифрлары ең қарапайым, сондай-ақ  ең ежелгi шифрлар болып табылады.

 Шифрлайтын кестелер

Шифрлайтын кестелерде кiлт ретiнде мыналар қолданылады: 

-  кестенiң  өлшемi;

-  орын ауыстыруды беретiн сөз немесе сөздер тiркесi;   - кестенiң құрылымының ерекшелiктерi.

 Орын ауыстыру кестелiк шифрларының ең үнемдiсi кестенiң өлшемi қызмет ететiн жай орын ауыстыру болып табылады. Мысалы, КОМПЬЮТЕРЛIК ЖҮЙЕЛЕРДI ҚОРҒАУ хабар кестеге баған бойынша кезектесiп жазылады. Кестенiң 4 қатардан және 7 бағаннан тұратын толтыру нәтижесi 1-суретте көрсетiлген. 

 Шифрмәтiндi қалыптастыру үшiн хабар мәтiнiн баған бойынша кестенi толтырудан кейiн қатар бойынша кестенiң құрамын есептейдi. Егер шифрмәтiндi жетi әрiп бойынша тобымен жазып отырса мынадай шифрланған хабар алынады: 

 КЬРЖЛIҒ ОЮЛҮЕҚА МТIЙРОУ ПЕКЕДР.

 Шифрды ашу кезiнде iс-әрекеттер керi ретпен орындалады. 

Т

Е

Х

Н

И

К

А

А

Е

И

К

Н

Т

Х

6

2

7

5

3

4

1

1

2

3

4

5

6

7

К

Ь

Р

Ж

Л

I

Ғ

Ғ

Ь

Л

I

Ж

К

Р

О

Ю

Л

Ү

Е

Қ

А

А

Ю

Е

Қ

Ү

О

Л

М

Т

I

Й

Р

О

У

У

Т

Р

О

Й

М

I

3.2-сурет. Хабардың мәтіні мен кілттік сөзбен толт

П

Е

К

Е

Д

Р

.

.

Е

Д

Р

Е

П

К

К	Ь	Р	Ж	Л	I	±
О	Þ	Л	Ү	Е	Қ	А
М	Т	I	Й	Р	О	У
П	Е	К	Е	Д	Р	.

3.1-сурет. Кестенің 4 қатардан және

                                                        7 бағаннан тұратын толтырылуы

Кiлт бойынша орын ауыстыру әдiсi. Алдыңғы тәсiлден бұл тәсiл кестенiң бағандары кiлттiк сөз, сөздер тiркесi немесе кестенiң қатарына теру ұзындығының саны бойынша орын ауыстырылады. 

 Мысалы, кiлт ретiнде ТЕХНИКА сөзiн қолданайық, ал хабардың мәтiнiн алдыңғы мысалдан алайық. 3.2-суретте хабардың мәтiнiмен кiлттiк сөзбен толтырылған екi кесте көрсетiлген, бұл кезде сол жақ кесте орнын ауыстыруға дейiнгi толтыруға, ал оң жақ кесте – орнын ауыстырудан кейiнгi толтыруға сәйкес.

Кiлт



                        а)         Орын ауыстыруға  б) Орын ауыстырудан             дейiн кейiн    

Сол жақ кестенiң жоғарғы қатарында кiлт, ал кiлттiң әрiптерiнiң астындағы нөмiрлер алфавитте кiлттiң әрiптерiнiң ретiмен сәйкес анықталған. Егер кiлтте бiрдей әрiптер кездессе, олар солдан оңға қарай нөмiрленетiн едi. Оң жақ кестенiң бағандары кiлттiң әрiптерiнiң реттелген нөмiрiмен сәйкес орындары ауыстырылған.

 Оң жақ кестенiң құрамындағы қатар бойынша және жетi әрiп бойынша шифрмәтiннiң тобының жазбасын есептеу кезiнде шифрланған хабарды аламыз:

                             ҒЬЛIЖКР АЮЕҚҮОЛ УТРОЙМI .ЕДРЕПК

Қосымша жасыруды қамтамасыз ету үшiн шифрланудан өткен хабарды қайта шифрлауға  болады. Шифрлаудың мұндай тәсiлi екi рет орын ауыстыру деп аталады. Бұл әдiсте орын ауыстыру кестелерi жеке баған үшiн және жеке қатар үшiн анықталады. Кестеге алдымен хабардың мәтiнi жазылады, ал содан кейiн кезекпен бағандар, сосын қатарлар ауыстырылады. Шифрды ашу кезiнде ауыстырулар керi ретте жүргiзiледi.

 3.3-суретте екi рет орын ауыстыру әдiсiн iске асыр мысалы көрсетiлген. 

2 3 1 3 А Қ П 1 А Р А 5 Т Т Ы 2 Қ О Р 4 Ғ А У

1 2 3 3 П А Қ 1 А А Р 5 Ы Т Т 2 Р Қ О 4 У Ғ А

1 2 3 1 А А Р 2 Р Қ О 3 П А Қ 4 У Ғ А 5 Ы Т Т

 Бастапқы  Бағандард Қатарл кесте ың орнын адың

                                                           ауыстыру           орнын

ауысты ру       3.3-сурет. Екі рет орын ауыстыру әдісінің мысалы

 Бастапқы кестенiң бағандарының нөмiрлерi мен қатарларының нөмiрлерiнiң тiзбегi қосарлы алмастыру шифрының кiлтiне қызмет етедi. (Бiздiң мысалымызда 231 және 31524 тiзбектерi сәйкес).

Егер шифрмәтiндi оң жақ кестеден 5 әрiп бойынша блок қатарымен оқыса, онда келесi шығады: ААРРҚ ОПАҚУ ҒАЫТТ

 Сиқырлы квадраттар 

 Сиқырлы квадрат деп әрбiр бағаны, әрбiр қатары және әрбiр диагональдарының қосындысы бiрдей сан беретiн, оның клеткаларына бiрден басталатын натурал сандардың тiзбегi жазылған квадраттық кестенi атайды.

 Шифрланатын мәтiн сиқырлы квадратқа оның клеткаларының  нөмiрленуiне сәйкес жазылады. Егер содан кейiн қатар бойынша осындай кестенiң құрамын жазып алса, онда бастапқы хабардың әрiптерiн орнын ауыстыру арқасында жинақталған шифрмәтiн алынады.

3.                       4-суретте АҚПАРАТТЫ ҚОРҒАУ мәтiнiн сиқырлы квадраттың көмегiмен шифрлау мысалы көрсетiлген. Қатар бойынша оң жақ кестенiң құрамын оқу кезiнде алған шифрмәтiннiң жұмбақты түрi бар: .ПҚҒ РҚОТ ЫАТР АУАА 

1 6	3	2	13		.	П	Қ	Ғ
5	10	11	8		Р	Қ	О	Т
9	6	7	12		Ы	А	Т	Р
4	15	14	1		А	У	А	А

3.4 -сурет. АҚПАРАТТЫ ҚОРҒАУ хабарымен толтырылған 4х4 сиқырлы   квадратты  ң мысалы