25
2 ЖАБЫҚ КІЛТІ БАР ШИФРЛАУДЫҢ ҚАРАПАЙЫМ ӘДІСТЕРІ
Бұл бөлімде симметриялық шифрлаудың жалпы схемасы қарастырылады, және
симметриялық шифрлаудың қарапайым әдістерінің жіктелуі беріледі. Жіктеуде берілген
әрбір шифрларға мысал қосылған.
Бөлім мақсаты: симметриялық шифрлаудың қарапайым әдістерімен және нақты
шифрлармен студенттерді таңыстыру.
2.1 Симметриялық шифрлаудың жалпы схемасы
Классикалық, немесе біркілтті криптография шифрлаудың симметриялық
алгоритмдерінің пайдалануына сүйенеді. Бұл алгоритмдер бір ған құпиялы элемент (кілт)
пайдаланады, ал шифрды ашу шифрлаудың жай айналуы болып табылады. Сондықтан,
әдетте алмасудың қатысушылары хабарды шифрлау мен дешифрлай алады. Осындай
жүйенің схемалық құрылымы 2.1 суретте көрсетілген.
Сурет 2.1. Симметриялық шифрлауды пайдаланатын құпиялы жүйенің жалпы құрылымы
Беретін жақта хабардың көзі мен кілттер көзі бар. Кілттер көзі осы жүйенің барлық
мүмкін болатын кілттерінен нақты кілтті К таңдайды. Бұл кілт К кейбір тәсіл көмегімен
қабылдау жаққа беріледі, кілт басқа қолға түспеу үшін арнайы курьермен жеткізіледі
(сондықтан, симметриялық шифрлау жабық кілті бар шифрлау да деп аталады). Хабарлар
көзі кейбір хабарды М жасайды, сосын бұл хабар таңдалған кілт көмегімен шифрланады.
Шифрлау нәтижесінде шифрланған хабар Е (криптограмма деп аталатын) алынады.
Сосын криптограмма Е байланыс арна арқылы жіберіледі. Байланыс арна ашық және
қорғалмаған болғандықтан, мысалы радиоарна немесе компьютерлік желі, онда берілетін
хабарды қарсылас қолына ұстап түсіру мүмкін. Қабылдау жақта Е криптограмманы кілт
көмегімен ашады және бастапқы М хабарды алады.
Егер М – хабар, К - кілт, Е - шифрланған хабар, онда жазуға болады:
E = f(M,K),
яғни шифрланған хабар Е бастапқы хабар М мен кілттің К кейбір функциясы болып
табылады. Криптографиялық жүйеде пайдаланатын әдіс немесе шифрлау алгоритмы f
функцияны анықтайды.
26
Жабық кілті бар шифрлаудың әртүрлі әдістері белігілі (сур. 2.2). Тәжірибеде жиі
қолданады орын ауыстыру, орнына қою (ауыстыру) алгоритмдер және құрамды әдістер.
Сурет 2.2. Жабық кілті бар шифрлау әдістері
Орын ауыстыру әдістерінде бастапқы мәтіннің символдары белгілі ереже
бойынша бір-бірімен орнымен ауыстырылады. Орнына қою (немесе ауыстыру)
әдістерінде ашық мәтіннің символдары шифрланған мәтіннің кейбір баламаларымен
ауыстырылады. Шифрлаудың сенімділігін өсіру үшін, бір әдіс көмегімен шифрланған
мәтінді басқа әдіспен тағы бір рет шифрлауға болады. бұл жағдайда құрамды немесе
композициялы шифр пайда болады. Қазіргі уақытта пайдаланатын блокты немесе
тасқынды (ағынды) симметриялық шифрлар да құрамды шифрларға жатады, өйткені
оларда хабарларды шифрлау үшін бірнеше операциялар пайдаланылады.
Бұрынғы криптографиялық алгоритмдер табиғи тілдердің символдары мен, мысалы
ағылшын немесе орыс әліпбидің әріптерімен жұмыс істейтің. Бұл әріптер белгілі ереже
бойынша
орындарымен
немесе
басқа
әріптермен
ауыстырылатың.
Қәзіргі
криптографиялық алгоритмде екілік белгелір (яғни нольмен бір) арқылы операциялар
жүргізіледі.
Қазіргі заманның блокты шифрлардың негізінде орнына қою және орын ауыстыру
процедуралар жатыр.
2.2 Орнына қою әдістер
Орнына қою (ауыстыру) шифрлау әдістері былай негізделеді: әдетте блоктарға
бөлінген және бір алфавитта жазылған бастапқы мәтіннің символдары басқа әліппенің бір
не бірнеше символдары мен, қабылданған түрлендіру ережеге сәйкес, ауыстырылады.
Біралфавитты орнына қою
Орнына қою әдістерінің бағыныңқы класстарының маңызды біреуі біралфавитты
(немесе моноалфавитты) орнына қоюлар, мұнда А хабардың бастапқы алфавитінің әрбір
a
i
белгінің және шифрланаған E мәтіннің сәйкес e
i
белгінің арасында бірмәнді сәйкестік
27
орындалады. Біралфавитты орнына қою кейде қарапайым орнына қою деп аталады,
себебі бұл ең қарапайым шифр.
Біралфавитты орнына қоюдың мысалы Цезарь шифры. Жоғарыда қарастырылған
мысалда бірінші жол бастапқы алфавит, екінші (k–ға солға қарай циклдық ығыстыру) –
орнына қою векторы болып табылады.
Жалпы жағдайда біралфавитты орнына қоюда бастапқы символдар олардың
орнына қою вектордағы (немесе ауыстыру кестесі) баламаларымен бір мәнді
ауыстырылады. Осындай шифрлау әдісте кілт болып пайдаланатын ауыстыру кестесі
болады.
Орнына қою кесте көмегімен берілу мүмкін (мысалы 2.1 кесте).
Кесте 2.1. Екі шифр үшін ауыстыру кестесінің мысалы
Ашық
мәтін
Шифр
1
Шифр
2
Ашық
мәтін
Шифр
1
Шифр
2
Ашық
мәтін
Шифр
1
Шифр
2
А
В
^
М
Т
№
Ч
М
Б
И
@
Н
Ц
#
Ш
У
В
О
)
О
.
-
Щ
Д
Г
А
+
П
Ж
=
Ъ
Э
Д
Щ
<
Р
Г
(
Ы
Н
Е
П
>
С
Л
?
Ь
Ю
Ж
К
Т
Х
%
Э
Ы
З
Б
У
С
Ю
Ш
$
И
Ъ
*
Ф
Ь
!
Я
Е
К
Бос
орын
Х
Ч
Бос
орын
Ф
Л
Р
Ц
З
.
Я
Негізінде бұл кестеде екі кесте бірлескен. Біреуі (шифр 1) бастапқы мәтіннің орыс
әріптерін басқа орыс әріптеріне ауыстыруын анықтайды, ал екіншісі (шифр 2) - әріптерді
арнайы символдарға ауыстыру. Екі шифры үшін бастапқы алфавит орыс бас әріптері («Ё»
мен «Й» әріптерінен басқа), ақ жері (тақыр) және нүкте болып табылады. Қазақ
алфавитын мысалға алмай ақ қояйық, себебі кейбір әріптерден басқа қалғандары бірдей.
Моноалфавитты орнына қоюдың түрлі шифрының пайдалануымен шифрланған
хабар келесі түрде алынады. Бастапқы хабардан келесі белгі алынады. Оның орыны
ауыстыру кестедегі «Ашық мәтін» бағанадан анықталады. Шифрланған хабарға осы
жолдағы шифрланған символ қойылады.
Осы екі шифрды пайдаланып «ВЫШЛИТЕ ПОДКРЕПЛЕНИЕ» хабарды шифрлап
көрейік (2.3 сур.). Ол үшін бастапқы хабардың бірінші «В» әрпін аламыз. 2.1 кестеде
«Шифр 1» бағанда «В» әріп үшін орнына қойылатын символды табамыз. Бұл әріп «О».
Оны «В» астына жазамыз. Сосын бастапқы хабардың екінші символын қараймыз - әріп
«Ы». «Ашық мәтін» бағанында бұл әріпті табамыз және «Шифр 1» бағаннан сол жолда
тұратын әріпті аламыз - әріп «Н». Осы жолмен бастапқы хабарды толық шифрлаймыз (2.3
сур.).
Ашық мәтін
В Ы Ш Л И Т
Е
П О Д К
Р
Е П Л Е Н И Е
Шифр 1 көмегімен шифрланған хабар
О Н У Р
Ъ Х П Ф Ж
.
Щ
Г П Ж Р П Ц Ъ П
Достарыңызбен бөлісу: |
