Для защиты связи компания может использовать криптографию для шифрования информации. Шифрование включает преобразование информации в формат, нечитаемый человеком, и наоборот.
Информация играет жизненно важную роль в управлении бизнесом, организациями, военными операциями и т. Д. Информация в чужих руках может привести к потере бизнеса или катастрофическим результатам.
В этой статье мы познакомим вас с миром криптология и как защитить информацию от попадания в чужие руки.
- Что такое шифрование?
- Что такое криптоанализ?
- Что такое шифрование?
- Алгоритмы шифрования
- Хакерская активность: Взломайте сейчас!
Значение шифрования
Что означает шифрование? Криптография — это изучение и применение методов, которые скрывают истинное значение информации, преобразовывая ее в форматы, нечитаемые человеком, и наоборот.
Программы для Windows, мобильные приложения, игры — ВСЁ БЕСПЛАТНО, в нашем закрытом телеграмм канале — Подписывайтесь:)
Как проводить криптоанализ перестановочных шифров? Душкин объяснит
Проиллюстрируем это на примере. Предположим, вы хотите отправить сообщение «Я ЛЮБЛЮ МЕЛЕС», вы можете заменить каждую букву предложения следующей третьей буквой алфавита.
Зашифрованное сообщение будет иметь вид «K NQXG CRRNGV». Чтобы расшифровать наше сообщение, нам нужно будет вернуться на три буквы алфавита, используя ту букву, которую мы хотим расшифровать. На изображении ниже показано, как выполняется преобразование.
Процесс преобразования информации в нечитаемую человеком форму называется шифрованием. Процесс обратного шифрования называется декриттография.
Расшифровка выполняется с использованием секретного ключа, известного только законным получателям информации. Ключ используется для расшифровки скрытых сообщений.
Это делает общение безопасным, потому что даже если злоумышленник получит информацию, она не будет иметь для него смысла. Зашифрованная информация известна как шифрование.
Что такое криптоанализ?
Криптоанализ — это искусство попытки расшифровать зашифрованные сообщения без использования ключа, используемого для шифрования сообщений. Криптоанализ использует математический анализ и алгоритмы для расшифровки цифр. Успех атак криптоанализа зависит от:
- Доступное время
- Доступная вычислительная мощность
- Доступный объем памяти
Ниже приведен список часто используемых атак криптоанализа;
- Атака грубой силой: Этот тип атаки использует алгоритмы, которые пытаются угадать все возможные логические комбинации открытого текста, которые затем шифруются и сравниваются с исходным шифром.
- Атака по словарю— Этот тип атаки использует список слов, соответствующих открытому тексту или ключу. В основном он используется при попытке взломать зашифрованные пароли.
- Атака по радужному столу: Этот тип атаки сравнивает зашифрованный текст с предварительно вычисленными хэшами для поиска совпадений.
Что такое шифрование?
Криптография сочетает в себе методы криптографии и криптоанализа.
Что такое криптоанализ? Душкин объяснит
Алгоритмы шифрования
MD5 — это расшифровывается как Message-Digest 5. Он используется для создания 128-битных хеш-значений. Теоретически хеши нельзя отменить в исходном тексте. MD5 используется для шифрования паролей и проверки целостности данных. MD5 не устойчив к столкновениям. Устойчивость к столкновениям — это сложность поиска двух значений, которые производят одинаковые хэш-значения.
- SHA: это означает Алгоритм безопасного хеширования. Алгоритмы SHA используются для генерации сжатых представлений сообщения (дайджест сообщения). Он имеет различные версии, такие как;
- SHA-0: выдает 120-битные хеш-значения. Он был выведен из эксплуатации из-за значительных дефектов и заменен на SHA-1.
- SHA-1: производит 160-битные хеш-значения. Он похож на предыдущие версии MD5. Он обладает криптографической слабостью и не рекомендуется к использованию с 2010 года.
- SHA-2: имеет две хэш-функции, а именно SHA-256 и SHA-512. SHA-256 использует 32-битные слова, а SHA-512 использует 64-битные слова.
- SHA-3: этот алгоритм был формально известен как Keccak.
- RC4: этот алгоритм используется для создания потоковых шифров. Он в основном используется в таких протоколах, как SSL (Уровень защищенных сокетов) для шифрования связи в Интернете и WEP (Конфиденциальность, эквивалентная проводной сети) для защиты беспроводных сетей.
- BLOWFISH: этот алгоритм используется для создания симметрично заблокированных шифров с ключами. Его можно использовать для шифрования паролей и других данных.
Хакерская активность: используйте CrypTool
В этом практическом сценарии мы создадим простой код, используя алгоритм RC4. Затем мы попытаемся расшифровать его, используя атаку грубой силы. Для этого упражнения предположим, что вы знаете, что секретный ключ шифрования составляет 24 бита. Мы будем использовать эту информацию, чтобы найти фигуру.
Что такое программа для криптоанализа
Применение частотного криптоанализа в написании программы дешифратора
Попов И.С. 1
1 Государственное образовательное учреждение «Коми республиканский лицей при Сыктывкарском государственном университете»
Дуркин О.Л. 1
1 Государственное образовательное учреждение «Коми республиканский лицей при Сыктывкарском государственном университете»
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
В настоящее время первостепенным фактором, влияющим на политическую и экономическую составляющие национальной безопасности, является степень защищенности информации и информационной среды. Вследствие чего большое значение приобретают вопросы обеспечения безопасности информационных и телекоммуникационных технологий и гарантированной защиты данных в компьютерных сетях экономически значимых структур. О необходимости надежной защиты свидетельствуют многочисленные компьютерные преступления, совершаемые как в кредитно-финансовой сфере, так и в государственных органах.
Защита информации в компьютерных системах обладает рядом специфических особенностей, связанных с тем, что информация не является жестко связанной с носителем, может легко и быстро копироваться и передаваться по каналам связи. Известно очень большое число угроз информации, которые могут быть реализованы как со стороны внешних нарушителей, так и со стороны внутренних нарушителей.
В данной работе рассматривается решение проблем защиты электронной информации на базе использования криптографических методов, которые позволяют решать важнейшие проблемы защищенной автоматизированной обработки и передачи данных
Цель работы: Изучить методы частотного криптоанализа для написания программы дешифратора.
Цель достигается посредством решения следующих задач:
ознакомиться с простейшими методами шифрования информации;
изучить метод частотного криптоанализа;
выбрать язык, текст на котором будет дешифроваться;
реализовать алгоритмы на алгоритмическом языке;
Простейшие методы шифрования информации
Шифр Цезаря, также известный как шифр сдвига, код Цезаря или сдвиг Цезаря — один из самых простых и наиболее широко известных методов шифрования.
Шифр Цезаря — это вид шифра подстановки, в котором каждый символ в открытом тексте заменяется символом, находящимся на некотором постоянном числе позиций левее или правее него в алфавите. Например, в шифре со сдвигом вправо на 3, А была бы заменена на Г, Б станет Д, и так далее.
Шифр назван в честь римского императора Гая Юлия Цезаря, использовавшего его для секретной переписки со своими генералами.
Шаг шифрования, выполняемый шифром Цезаря, часто включается как часть более сложных схем, таких как шифр Виженера, и все ещё имеет современное приложение в системе ROT13. Как и всемоноалфавитные шифры, шифр Цезаря легко взламывается и не имеет практически никакого применения на практике.
Криптоанализ (от др.-греч κρυπτός — скрытый и анализ) — наука о методах расшифровки зашифрованной информации без предназначенного для такой расшифровки ключа.
Термин был введён американским криптографом Уильямом Ф. Фридманом в 1920 году. Неформально криптоанализ называют также взломом шифра.
В большинстве случаев под криптоанализом понимается выяснение ключа; криптоанализ включает также методы выявления уязвимости криптографических алгоритмов или протоколов.
Первоначально методы криптоанализа основывались на лингвистических закономерностях естественного текста и реализовывались с использованием только карандаша и бумаги. Со временем в криптоанализе нарастает роль чисто математических методов, для реализации которых используются специализированные криптоаналитические компьютеры.
Попытку раскрытия конкретного шифра с применением методов криптоанализа называют криптографической атакой на этот шифр. Криптографическую атаку, в ходе которой раскрыть шифр удалось, называют взломом или вскрытием.
Криптоанализ эволюционировал вместе с развитием криптографии: новые , более совершенные шифрыприходили на смену уже взломанным системам кодирования только для того , чтобы криптоаналитикиизобрели более изощренные методы взлома систем шифрования . Понятия криптографии и криптоанализанеразрывно связаны друг с другом: для того , чтобы создать устойчивую ко взлому систему , необходимоучесть все возможные способы атак на неё.
Частотный анализ, частотный криптоанализ — один из методов криптоанализа, основывающийся на предположении о существовании нетривиального статистического распределения отдельных символов и их последовательностей как в открытом тексте, так и в шифротексте, которое, с точностью до замены символов, будет сохраняться в процессе шифрования и дешифрования.
Упрощённо, частотный анализ предполагает, что частота появления заданной буквы алфавита в достаточно длинных текстах одна и та же для разных текстов одного языка. При этом в случае моноалфавитного шифрования если в шифротексте будет символ с аналогичной вероятностью появления, то можно предположить, что он и является указанной зашифрованной буквой. Аналогичные рассуждения применяются к биграммам (двубуквенным последовательностям), триграммам и т.д. в случае полиалфавитных шифров.
Метод частотного криптоанализа известен с IX-го века (работы Ал-Кинди), хотя наиболее известным случаем его применения в реальной жизни, возможно, является дешифровка египетских иероглифов Ж.-Ф. Шампольоном в 1822 году. В художественной литературе наиболее известными упоминаниями являются рассказы «Золотой жук» Эдгара По, «Пляшущие человечки» Конан Дойля, а также роман «Дети капитана Гранта» Жюль Верна.
Начиная с середины XX века большинство используемых алгоритмов шифрования разрабатываются устойчивыми к частотному криптоанализу, поэтому он применяется, в основном, для обучения.
Описание частотного криптоанализа
Утверждается, что вероятность появления отдельных букв, а также их порядок в словах и фразах естественного языка подчиняются статистическим закономерностям: например, пара стоящих рядом букв «ся» в русском языке более вероятна, чем «цы», а « оь » в русском языке не встречается вовсе (зато часто встречается, например, в чеченском ). Анализируя достаточно длинный текст, зашифрованный методом замены, можно по частотам появления символов произвести обратную замену и восстановить исходный текст.
Как упоминалось выше, важными характеристиками текста являются повторяемость букв (количество различных букв в каждом языке ограничено), пар букв, то есть m (m-грамм), сочетаемость букв друг с другом, чередование гласных и согласных и некоторые другие особенности. Примечательно, что эти характеристики являются достаточно устойчивыми.
Идея состоит в подсчете чисел вхождений каждой n m возможных m-грамм в достаточно длинных открытых текстах T=t1t2…tl, составленных из букв алфавита 1, a2, …, an>. При этом просматриваются подряд идущие m-граммы текста:
t 1 t 2 …t m , t 2 t 3 … t m+1 , …, t i-m+1 t l-m+2 …t l .
Если L (ai1ai2 … aim) — число появлений m-граммы ai1ai2…aim в тексте T, а L — общее число подсчитанных m-грамм, то при достаточно больших L частотыL (ai1ai2 … aim)/ L, для данной m-граммы мало отличаются друг от друга.
В силу этого, относительную частоту считают приближением вероятности P (ai1ai2…aim) появления данной m-граммы в случайно выбранном месте текста (такой подход принят при статистическом определении вероятности).
В общем смысле частоту букв в процентном выражении можно определить следующим образом: подсчитывается сколько раз она встречается в шифро-тексте, затем полученное число делится на общее число символов шифро-текста; для выражения в процентном выражении, еще умножается на 100.
Но существует некоторая разница значений частот, которая объясняется тем, что частоты существенно зависят не только от длины текста, но и от характера текста. Например, текст может быть технического содержания, где редкая буква Ф может стать довольно частой. Поэтому для надежного определения средней частоты букв желательно иметь набор различных текстов.
Практическая часть работы заключается в написании программы дешифратора и она состоит из 5 этапов:
выбор языка программирования, на котором будут реализовываться алгоритмы;
выбор языка, текст на котором будет шифроваться и дешифроваться;
реализация зашифровки текста алгоритмом шифра Цезаря на алгоритмическом языке PascalABC ;
подсчет частот появления каждой буквы в идеальном и зашифрованном текстах и реализация подсчета частот на алгоритмическом языке PascalABC ;
расшифровка закодированного текста на основе идеального путем использования частотного криптоанализа.
Итак , первым этапом моей практической части был выбор языка программирования для реализации нашей идеи. Я решил выбрать среду программирования PascalABC.net, так как он является наиболее лучше изученным в отличие от других языков программирования, а так же потому, что наша цель не заключается в изучении нового языка программирования. Она заключается в использовании уже изученного языка программирования для реализации задуманной идеи.
Следующим этапом практической части данной работы был выбор языка, тексты на котором будут шифроваться и дешифроваться. Выбирая между русским и английским языком, я решил выбрать русский для более наглядного представления зашифрованного текста. Также русский язык наиболее легок для понимания.
Следующим этапом моей практической части заключался в реализации алгоритма шифра Цезаря на алгоритмическом языке PascalABC . Как уже известно, шифр Цезаря – это алгоритм шифра замены, который сдвигает каждую букву исходного текста на определенное количество букв вперед. Этим числом K было выбрано число 5. Кодирование текста идет по таблице ASCII . Но так как наш зашифрованный и исходный текст только на русском языке, нам нужно было избавиться от всех остальных знаков и английских букв в таблице ASCII и оставить только русские буквы и пробел. Программа была реализована на алгоритмическом языке PascalABC . Исходный код программы представлен в приложении А.
4 Этап. Следующий шаг моей практической работы заключался в подсчете частот появления букв в зашифрованном и исходном тексте. Именно с помощью частот появления букв мы сможем дешифровать текст. Частоту мы считаем следующим образом:
Считаем общее количество букв в тексте;
Считаем сколько раз каждая буква встречается в тексте;
Делим подсчитанное количество каждой буквы на общее количество букв в тексте и, таким образом, получаем частоту появления каждой буквы в тексте.
Программа была реализована и представлена в приложении Б и В.
5 Этап. Завершающим этапом моей работы было расшифровка текста частотным криптоанализом. Для этого была написана программа дешифратор. Для этого
был создан двумерный массив, состоящий из 4 столбцов. В первый столбец были записаны коды русских букв из таблицы ASCII , во второй столбец записаны частоты появления букв исходного текста в соответствии с их кодами из первого столбца. В третий столбец были записаны коды букв из таблицы ASCII зашифрованного текста, а в 4 столбец были записаны частоты появления букв в соответствии с 3 столбцом. Далее, мы сортируем частоты исходного текста и зашифрованного по убыванию, ставим коды букв в соответствии с частотами. И получим, что у нас в каждой строке массива получились одинаковые частоты, но разные коды букв из таблицы ASCII .
Это и есть наши зашифрованные буквы. То есть в 1 столбце массива у нас остались коды букв из таблицы ASCII исходного текста, а в 3 столбце получились коды букв из таблицы ASCII зашифрованного текста. Коды 3 столбца соответствуют кодам букв с 1 столбца. То есть мы расшифровали закодированный текст.
Далее мы расшифруем закодированный текст путем замены закодированных букв на соответствующие буквы из 1 столбца. И таким образом, путем применения классического частотного криптоанализа мы расшифровали наш текст.
В ходе проделанной работы были выполнены все поставленные задачи. А именно:
Был изучен алгоритм шифрования текста шифром Цезаря;
Был изучен криптографический метод шифрования информации. А именно частотный криптоанализ;
Был выбран язык программирования, на котором будет реализованы алгоритмы;
Также была реализована практическая часть данной работы. Были написаны алгоритмы программ, необходимых для программы дешифратора;
Была выполнена главная часть работы. Была написана программа дешифратор.
1) Симонович С.В. Информатика. «Базовый курс».- М.: Дрофа 2000 .– 235с
2) Савельев А. Я. «Основы информатики: Учебник для вузов». – М.: Оникс 2001.-370с
3) Баричев С. «Введение в криптографию. Электронный сборник».- М.: Вече1998. -244c
4) Ведеев Д. «Защита данных в компьютерных сетях. Открытые системы».- М.: Дрофа 1995, №3.-180с
5) Левин В.К. «Защита информации в информационно-вычислительных системах и сетях // Программирование».- СПБ.: Питер 1994. — N5.-160с
k , m , c : integer ; f , f 2: text ; ch , ch 2: char ;
Источник: school-science.ru
Учебное пособие по криптографии: криптоанализ, RC4, CrypTool
Информация играет жизненно важную роль в ведении бизнеса, организаций, военных операций и т.д. Информация, попавшая в чужие руки, может привести к потере бизнеса или катастрофическим результатам. Для защиты связи бизнес может использовать криптологию для шифрования информации. Криптология предполагает преобразование информации в формат, нечитаемый человеком, и наоборот.
В этой статье мы познакомим вас с миром криптологии и познакомим вас с тем, как защитить информацию от попадания в чужие руки.
Что такое криптография?
Криптография — это изучение и применение методов, которые скрывают реальный смысл информации, преобразовывая ее в форматы, нечитаемые человеком, и наоборот.
Проиллюстрируем это на примере. Предположим, вы хотите отправить сообщение «Я ЛЮБЛЮ ЯБЛОКИ», вы можете заменить каждую букву во фразе третьей последовательной буквой в алфавите. Зашифрованное сообщение будет иметь вид «K NQXG CRRNGV». Чтобы расшифровать наше сообщение, нам нужно будет вернуться на три буквы в алфавите, используя букву, которую мы хотим расшифровать. На изображении ниже показано, как выполняется преобразование.
Процесс преобразования информации в нечитаемую человеком форму называется шифрованием.
Процесс обратного шифрования называется расшифровкой.
Расшифровка выполняется с использованием секретного ключа, который известен только законным получателям информации. Ключ используется для расшифровки скрытых сообщений. Это делает обмен данными безопасным, поскольку даже если злоумышленнику удастся получить информацию, она не будет иметь для него смысла.
Зашифрованная информация называется шифром.
Что такое криптоанализ?
Криптоанализ — это искусство попытки расшифровать зашифрованные сообщения без использования ключа, который использовался для шифрования сообщений. Криптоанализ использует математический анализ и алгоритмы для расшифровки шифров. Успех атак криптоанализа зависит от:
- Количество доступного времени
- Доступная вычислительная мощность
- Доступная емкость хранилища
Ниже приведен список наиболее часто используемых атак криптоанализа:
- Атака грубой силы — этот тип атаки использует алгоритмы, которые пытаются угадать все возможные логические комбинации открытого текста, которые затем зашифровываются и сравниваются с исходным шифром.
- Атака по словарю — этот тип атаки использует список слов, чтобы найти совпадение либо открытого текста, либо ключа. Чаще всего он используется при взломе зашифрованных паролей.
- Атака по радужной таблице — этот тип атаки сравнивает зашифрованный текст с предварительно вычисленными хэшами для поиска совпадений.
Что такое криптология?
Криптология сочетает в себе методы криптографии и криптоанализа.
Алгоритмы шифрования
MD5 — это аббревиатура от Message-Digest 5. Используется для создания 128-битных хеш-значений. Теоретически хеши нельзя преобразовать в исходный простой текст. MD5 используется для шифрования паролей, а также для проверки целостности данных.
MD5 не устойчив к столкновениям. Устойчивость к коллизиям — это трудности нахождения двух значений, которые дают одинаковые хеш-значения.
- SHA — это аббревиатура от Secure Hash Algorithm. Алгоритмы SHA используются для генерации сжатых представлений сообщения (дайджест сообщения). Он имеет различные версии, такие как;
- SHA-0: создает 120-битные хеш-значения. Он был выведен из эксплуатации из-за существенных недостатков и заменен на SHA-1.
SHA-1: производит 160-битные хеш-значения. Он похож на более ранние версии MD5. Он обладает криптографической слабостью и не рекомендуется к использованию с 2010 года.
SHA-2: он имеет две хэш-функции, а именно SHA-256 и SHA-512. SHA-256 использует 32-битные слова, а SHA-512 использует 64-битные слова.
SHA-3: этот алгоритм формально был известен как Keccak. - RC4 — этот алгоритм используется для создания потоковых шифров. Он в основном используется в таких протоколах, как Secure Socket Layer (SSL) для шифрования интернет-коммуникаций и Wired Equivalent Privacy (WEP) для защиты беспроводных сетей.
- BLOWFISH — этот алгоритм используется для создания симметрично заблокированных шифров с ключами . Его можно использовать для шифрования паролей и других данных.
Хакерская активность: используйте CrypTool
В этом практическом сценарии мы создадим простой шифр, используя алгоритм RC4. Затем мы попытаемся расшифровать его, используя атаку грубой силы. Для этого упражнения предположим, что мы знаем, что секретный ключ шифрования составляет 24 бита. Мы будем использовать эту информацию, чтобы взломать шифр.