Лабораторный практикум. 
Криптографические методы защиты информации

Лабораторная работа 1.1 Изучение классических шифров замены

Задание

Изучить процедуры шифрования и расшифрования в шифрах Цезаря и Виженера.

Технология выполнения задания

Задание 1. Зашифровать слово с помощью шифра Цезаря.

• 1. В приложении MS Excel создать книгу, содержащую пронумерованные символы русского алфавита: в первом столбце ввести номера от 0 до 32, во втором — символы алфавита по порядку, в третьем — снова нумерацию от 0 до 32. В книгу отформатировать (уменьшить) ширину столбцов для удобного введения в них текста побуквенно (рис. 1.37), для облегчения данной задачи можно использовать копирование форматов.
• 2. Выбрать значение ключа равным номеру варианта (от 1 до 32).
• 3. Зашифровать слово «семена» с помощью шифра Цезаря с выбранным ключом:
  • • ввести шифруемое слово побуквенно в ячейки первой строки отформатированной области; важно, чтобы символы алфавита в таблице и символы вводимого слова были набраны в одном регистре;

Рис. 1.37. Пример содержания и форматирования книги «Алфавит».

• • строкой ниже получить числовой код символов шифруемого слова с помощью функции ВПР:
• — первым параметром (Искомое _значение) функции назначить ссылку на ячейку с текущим символом шифруемого слова,
• — вторым параметром (Таблица) функции назначить ссылку на таблицу с алфавитом, начиная со второго столбца (столбцы 2 и 3), ссылку на таблицу сделать абсолютной, нажав кнопку F4,
• — значение третьего параметра (Номер столбца) задать равным 2,
• — в качестве значения четвертого параметра (Интервальный_просмотр) ввести слово «ложь», например =ВПР (П;$В$ 1:$С$ 33;2;ЛОЖЬ), скопировать функцию для всех символов шифруемого слова (рис. 1.38);

Рис. 1.38. Пример вычисления числового кода символа.

• • строкой ниже получить код символа криптограммы, сложив по модулю 33 полученный код текущего символа со значением ключа:
• — ввести значение ключа,
• — во второй строке под текущим символом шифруемого слова вставить функцию ОСТАТ,
• — в качестве значения первого параметра (Число) функции указать сумму ячейки с кодом шифруемого символа и ячейки со значением ключа (ссылку на значение ключа сделать абсолютной),
• — второй параметр (Делитель) задать равным 33, например OCTAT (F2+$E$ 3;33), скопировать сформированную функцию ОСТАТ для всех символов шифруемого слова (рис. 1.39);

Рис. 1.39. Пример вычисления кода криптограммы, ключ равен 15.

• • строкой ниже с помощью функции ВПР перевести полученный код криптограммы в символьный вид:
• — в качестве значения первого параметра функции назначить ссылку на ячейку с текущим кодом криптограммы,
• — в качестве значения второго параметра функции назначить ссылку на таблицу с алфавитом начиная с первого столбца (столбцы 1 и 2), сделать ссылку на таблицу абсолютной,
• — значение третьего параметра (Номер_столбца) задать равным 2,
• — в качестве значения четвертого параметра (Интервальный_просмотр) ввести слово «ложь», например, =ВПР (РЗ;$А$ 1:$В$ 33;2;ЛОЖЬ), скопировать функцию для всех символов шифруемого слова (рис. 1.40) — криптограмма получена.

Рис. 1.40. Пример текста, зашифрованного шифром Цезаря.

• 4. Проверить результат шифрования с помощью онлайн-калькулятора http://planetcalc.ru/1434/.
• 5. Проанализировать полученный текст криптограммы, обратив внимание на повторяющиеся символы.

Задание 2. Расшифровать криптограмму, полученную с помощью шифра Цезаря.

6. Выбрать значение ключа шифрования и криптограмму из табл. 1.9 в соответствии с номером варианта (от 1 до 32).

Таблица 1.9

Варианты задания.

• 7. Расшифровать криптограмму выбранным ключом:
  • • ввести побуквенно текст криптограммы в ячейки строки отформатированной области; важно, чтобы символы алфавита в таблице и символы вводимого слова были набраны в одном регистре;
  • • строкой ниже получить числовой код символов шифруемого слова с помощью функции ВПР;
  • • строкой ниже получить код символов расшифрованного теста, вычтя, но модулю 33 значение ключа из полученного кода текущего символа криптограммы, используя функцию ОСТАТ (рис. 1.41);

Рис. 1.41. Пример вычисления кода открытого текста шифра Цезаря.

• строкой ниже с помощью функции ВПР перевести полученный код криптограммы в символьный вид. Критерием правильности расшифрования является получение осмысленного слова.

Задание 3. Зашифровать слово с помощью шифра Виженера.

8. Выбрать значение ключа шифрования из табл. 1.10 в соответствии с номером варианта (от 1 до 26).

Таблица 1.10

Варианты задания.

• 9. Зашифровать слово «алфавит» с помощью шифра Виженера с выбранным ключом:
  • • ввести побуквенно шифруемое слово в ячейки строки отформатированной области; важно, чтобы символы алфавита в таблице и символы вводимого слова были набраны в одном регистре;
  • • строкой ниже получить числовой код символов шифруемого слова с помощью функции ВПР;
  • • строкой ниже ввести побуквенно ключ шифра Виженера, циклически повторяя его, пока не будет достигнут конец шифруемого слова (рис. 1.42);

Рис. 1.42. Пример создания ключевой строки шифра Вижеиера, ключевое слово «сыр».

• • строкой ниже получить числовой код символов ключевой строки с помощью функции ВПР;
• • строкой ниже получить код символа криптограммы, сложив по модулю 33 полученный код текущего символа шифруемого слова с кодом текущего символа ключевой строки, используя функцию ОСТАТ (рис. 1.43);

Рис. 1.43. Пример вычисления кода криптограммы шифра Виженера

• • строкой ниже с помощью функции ВПР перевести полученный код криптограммы в символьный вид.
• 10. Проверить результат шифрования с помощью онлайн-калькулятора http://planetcalc.ru/2468/.

Задание 4. Расшифровать криптограмму, полученную с помощью шифра Виженера.

• 11. Выбрать значение ключа шифрования и криптограмму из табл. 1.10 в соответствии с номером варианта (от 1 до 26).
• 12. Расшифровать криптограмму выбранным ключом:
  • • ввести текст криптограммы побуквенно в ячейки строки отформатированной области; важно, чтобы символы алфавита в таблице и символы вводимого слова были набраны в одном регистре;
  • • строкой ниже получить числовой код символов шифруемого слова с помощью функции ВПР;
  • • строкой ниже сформировать ключевую строку;
  • • строкой ниже получить числовой код символов ключевой строки с помощью функции ВПР;
  • • строкой ниже получить код символа открытого текста, вычтя по модулю 33 код текущего символа ключевой строки из кода текущего символа криптограммы, используя функцию ОСТАТ (рис. 1.44);
  • • строкой ниже с помощью функции ВПР перевести полученный код криптограммы в символьный вид. Критерием правильности расшифрования является получение осмысленного слова.

Рис. 1.44. Пример вычисления кода открытого текста шифра Виженера.