2

Московский государственный Авиационный институт

(технический университет)

Кафедра 403

“алгоритмические языки и программирование”

Расчетно графическая работа

на тему

_ _

Защита информации в ПЭВМ _

Шифр Плэйфера _

студент гр. 04-109

Äìèòðèé Ãóðåíêîâ

Научный руководитель

Кошелькова Л.В.

Москва год

Оглавление

Защита информации в ПЭВМ

Криптографические методы защиты информации

Модель одноключевой криптосистемы для передачи сообщений

Шифр простой подстановки.

Шифр перестановки (транспозиции) с фиксированным d (блок d -группа символов).

Шифр Вижинера

Шифрование с помощью датчика случайных чисел (ПСЧ)

ШИФР ПЛЭЙФЕРА

Блок схемы

ПП SHIFR_PLEYFER

ПФ SHIFR_TXT

ПФ DESHIFR_TXT

ОСНОВНАЯ ПРОГРАММА

Программа

Результаты

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Защита информации в ПЭВМ

Усложнение методов и средств организации машинной обработки информации, а также широкое использование вычислительных сетей приводит к тому, что информация становится все более уязвимой.

В связи с этим защита информации в процессе ее сбора, хранения и обработки приобретает исключительно важное значение (особенно в коммерческих и военных областях).

Под защитой информации понимается совокупность мероприятий, методов и средств, обеспечивающих решение следующих основных задач:

- проверка целостности информации;

-исключение несанкционированного доступа к ресурсам ПЭВМ и хранящимся в ней программам и данным (с целью сохранения трех основных свойств защищаемой информации: целостности, конфи­денциальности, готовности);

- исключение несанкционированного использования хранящихся в ПЭВМ программ (т.е. защита программ от копирования).

Возможные каналы утечки информации, позволяющие нарушителю получить доступ к обрабатываемой или хранящейся в ПЭВМ информации, принято классифицировать на три группы, в зависимости от типа средства, являющегося основным при получении информации. Различают 3 типа средств: человек, аппаратура, программа.

С первой группой, в которой основным средством является человек, связаны следующие основные возможные утечки:

- чтение информации с экрана посторонним лицом;

- расшифровка программой зашифрованной информации;

- хищение носителей информации (магнитных дисков, дискет, лент и т. д.).

Ко второй группе каналов, в которых основным средством является аппаратура, относятся следующие возможные каналы утечки:

- подключение к ПЭВМ специально разработанных аппаратных средств, обеспечивающих доступ к информации;

- использование специальных технических средств для перехвата

электромагнитных излучений технических средств ПЭВМ. В группе каналов, в которых основным средством является програм­ма, можно выделить следующие возможные каналы утечки:

- несанкционированный доступ программы к информации;

- расшифровка программой зашифрованной информации;

- копирование программой информации с носителей.

Будем рассматривать средства защиты, обеспечивающие закрытие возможных каналов утечки, в которых основным средством является программа. Заметим, что такие средства в ряде случаев позволяют доста­точно надежно закрыть некоторые возможные каналы утечки из других групп. Так, криптографические средства позволяют надежно закрыть канал, связанный с хищением носителей информации.

Обзор методов защиты информации

Проблемы защиты информации программного обеспечения имеют широкий диапазон: от законодательных аспектов защиты интеллектуаль­ной собственности (прав автора) до конкретных технических устройств.

Средства защиты можно подразделить на следующие категории:

1. - средства собственной защиты;

2. - средства защиты в составе вычислительной системы;

3. - средства защиты с запросом информации;

4. - средства активной защиты;

5. - средства пассивной защиты.

Классификация средств защиты информации

Средства защиты информации

Собственной защиты	В составе ВС	С запросом информации	Актив	ные	Пассивные
- документация - машинный код - сопровождение - авторское право - заказное проектирование	- защита магнитных дисков - специальная аппаратура - замки защиты - изменения функций	- пароли - шифры - сигнатура - аппаратура защиты (ПЗУ, преобразователи) генератор случайных чисел	- замки защиты (время, данные) - искаженные программы (программы вирусы, искажение функций)	- сигнал тревоги - запуск по ключам - авторская эстетика	- идентификация программ - частотный анализ - корреляционный анализ - «родимые пятна» - устройство контроля

Наиболее надежными являются криптографические методы защиты информации, относящиеся к классу средств защиты с запросом информа­ции.

Криптографические методы защиты информации

1. Основные определения

Криптология (от греческих корней: cryptos-тайный и logos-слово) как научная дисциплина оформилась в 1949 г. с появлением работы Шеннона, в которой устанавливалась связь криптологии с теорией информации. Криптология включает два направления: криптографию и криптоанализ. Задача криптографа - обеспечить как можно большие секретность и аутентичность (подлинность) передаваемой информации. Криптоаналитик, напротив, "взламывает " систему защиты, пытаясь раскрыть зашифрован­ный текст или выдать поддельное сообщение за настоящее.

Криптографическая защита - это защита данных с помощью крипто­графического преобразования, под которым понимается преобразование данных шифрованием и (или) выработкой имитовставки.

Чтобы скрыть смысл передаваемых сообщений применяются два ти­па преобразований: кодирование и шифрование. Для кодирования исполь­зуется кодировочные книги и таблицы, содержащие наборы часто исполь­зуемых фраз, каждой из которых соответствует кодовое слово. Для деко­дирования используется такая же книга.

Второй тип криптографического преобразования - шифрование -представляет собой процедуру (алгоритм) преобразования символов исходного текста в форму, недоступную для распознанная (зашифрован­ный текст).

Под шифром понимается совокупность обратимых преобразований множества открытых данных на множество зашифрованных данных, заданных алгоритмом криптографического преобразования. В шифре всегда различают два элемента: алгоритм и ключ.

Процесс передачи сообщений использует 2 алгоритма: шифрования E-Encipherment и дешифрования D-Decipherment, в которых для преобра­зования используется ключ К.

Ключ - конкретное секретное состояние некоторых параметров ал­горитма криптографического преобразования данных, обеспечивающее выбор одного варианта из совокупности всевозможных для данного алгоритма.

Имитовставка - это последовательность данных фиксированной длины, полученная по определенному правилу из открытых данных и ключа, которая используется для защиты от навязывания ложных данных.

Криптостойкостью называется характеристика шифра, определяю­щая его стойкость к дешифрованию, которая обычно определяется необхо­димым для этого периодом времени.

Криптосистемы с закрытым ключом (одноключевые)

Модель одноключевой криптосистемы для передачи сообщений

санкционированный получатель

Х У = Ек(Х) Х= Dк(У)

исходный

текст R К К

защищенный

канал связи для передачи ключа.

Источник сообщения передает "открытый текст" X, а рандомизатор формирует рандомизируюшую последовательность R. Задача рандомизатора состоит в том, чтобы выровнять частоты появления символов источ­ника сообщения путем перехода к алфавиту большего объема. Источник ключа генерирует некоторый ключ К, а шифратор преобразует открытый текст Х в шифротекст (криптограмму), который является некоторой функцией X, а конкретный вид криптограммы определяется секретным ключом и рандомизирующей последовательностью.

Шифротекст передается по незащищенному каналу связи, и несанк­ционированный получатель имеет все технические возможности для ее перехвата. В соответствии с известным в криптологии "правилом Керхкоффа" предполагается, что алгоритм преобразования известен против­нику, и надежность шифра определяется только ключом.

Дешифратор санкционированного получателя, зная секретный ключ, восстанавливает открытый текст.

При разработке практических шифров используются два принципа, которые выделил Шеннон: рассеивание и перемешивание. Рассеиванием он назвал распространение влияния одного знака открытого текста на множество знаков шифротекста, что позволяет скрыть статистические свойства открытого текста. Под перемешиванием Шеннон понимал ис­пользование таких шифрующих преобразований, которые усложняют восстановление взаимосвязи статистических свойств открытого и шифро­ванного текста. Однако шифр должен не только затруднять раскрытие, но и обеспечивать легкость шифрования и дешифрования при известном секретном ключе. Поэтому была принята идея использовать произведение простых шифров, каждый из которых вносит небольшой вклад в значи­тельное суммарное рассеивание и перемешивание. Рассмотрим примеры шифрования.

Шифр простой подстановки.

Это простейший метод шифрования, его называют также моноалфа­витной подстановкой. Ключом является переставленный алфавит, буквами которого заменяют буквы нормального алфавита. Например, каждая буква заменяется на букву, стоящую на 3 позиции впереди: A®D, B®E и т.д. Тогда текст АВС заменяется на DEF. Все моноалфавитные подстановки можно представить в виде:

Y, = а хi + b( mod g),

а - некоторый постоянный десятичный коэффициент;

b - коэффициент сдвига;

g - длина используемого алфавита;

хi -i-й символ открытого текста (номер буквы в алфавите). Основным недостатком рассмотренного метода является то, что статистические свойства открытого текста (частоты повторения букв) сохраняются и в шифротексте.

Шифр перестановки (транспозиции) с фиксированным d (блок d -группа символов).

Это блочный метод. Текст делят на блоки и в каждом производится перестановка символов открытого текста. Правило перестановки задается секретным ключом. Пусть перестановка задается таблицей:

123456

316524

Тогда открытый текст преобразуется в закодированный так: первый символ становится вторым, второй - пятым и так далее

MICROC	OMPUTE	R - открытый текст
CMCOIR	POETMU	R - закодированный текст

В случае перестановки переставляются не буквы алфавита, а буквы в сообщении открытого текста. Распределение частот отдельных символов оказывается в шифрованном тексте таким же, что и в открытом тексте, однако распределения более высоких порядков оказываются перемешан­ными, что улучшает криптостойкость данного шифра по сравнению с простой подстановкой.

Шифр Вижинера

Шифр, задаваемый формулой