Статья:

Практическое применение алгоритма Виженера

Конференция: XLI Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: Технические науки

Выходные данные
Хильта А.Ю. Практическое применение алгоритма Виженера // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. XLI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(41). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/1(41).pdf (дата обращения: 22.08.2018)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 1 голос
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Практическое применение алгоритма Виженера

Хильта Александр Юрьевич
студент Ставропольского государственного педагогического института, РФ, г Ставрополь
Оленев Александр Анатольевич
научный руководитель, доц. кафедры математики и информатики, преподаватель Ставропольского государственного педагогического институты, РФ, г. Ставрополь

 

Люди издревле пытались сохранить свою информацию, для этого они разрабатывали различные схемы, методы, алгоритмы кодирования и шифрования информации. Была создана целая наука, которая занимается шифрованием и кодированием информации. Криптография или криптология - это наука и искусство передачи сообщений в таком виде, чтобы их нельзя было прочесть. Основные методы криптографии нацелены в первую очередь на превращение открытого текста в нечитаемый текст, который сложно понять без секретного ключа, известного только доверенным лицам [3].

На сегодняшний день насчитывается огромное количество шифров таких, как шифр Цезаря, книжный шифр, шифр Атбаш, шифр Френсиса Бэкона, шифр Виженера, масонский шифр, но рассмотреть все эти шифры в рамках одной статьи невозможно. Мы рассмотрим один из этих шифров, который назван в честь Французского дипломата. Данный шифр использовался конфедератами во время Гражданской войны. Шифр состоял из 26 шифров Цезаря с различными значениями сдвига [1].

Данный метод, был разработан французским дипломатом Блейсом Вижененром в 16 веке. Он предложил использовать, для создания зашифрованных сообщений, не один, а несколько алфавитов, размещенных в прямоугольной таблице (tabula recta). Количество алфавитов для каждого языка определяется количеством букв в этом алфавите. Так, например, для русского алфавита следует использовать 32 или 33 алфавита, а для английского – 26 алфавитов.

При составлении шифровальной таблицы для использования шифра Виженера следует соблюдать определенные правила. Для русского языка таблица будет иметь следующий вид. (Таблица 1). Для чего нужна эта таблица мы рассмотрим позже.

Таблица 1.

Шифровальная таблица для русского алфавита

 

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

Б

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

В

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

Г

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Д

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Е

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Ж

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

З

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

И

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

Й

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

К

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

Л

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

М

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

Н

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

О

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

П

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

Р

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

С

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

Т

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

У

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

Ф

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Х

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Ц

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ч

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ш

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Щ

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Ъ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ы

Ы

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ь

Ь

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Э

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Ю

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Я

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

 

При составлении шифровальной таблицы для использования шифра Виженера следует соблюдать определенные правила. Для русского языка таблица будет иметь следующий вид. (Таблица 2). Для чего нужна эта таблица мы рассмотрим позже.

В современном мире кодирование информации стало очень популярной темой для обсуждений, потому что информационная безопасность играет первоочередную роль в политике как государства, так и самих людей в частности. На мой взгляд, необходимо как можно больше времени и средств выделять на развитие такой науки как криптография, с целью сохранить и защитить свою информацию от, так называемых, «пронырливых хакеров» [1].

Целью данной работы является разработка автоматизированной среды для работы с информацией, требующей защиту.

Объект исследования – шифрование и дешифрование текста, для обеспечения доступа к информации только лиц, имеющих на это разрешение. За основу была выбрана технология шифрования, носящая название знаменитого дипломата Блейса Виженера.

Задачи исследования:

1)  Проанализировать научную литературу по теме Шифр Виженера.

2)  Разработать автоматизированную среду с использованием шифра Виженера.

Методологическую основу исследования составляет отобранная литература по теме криптография и ее применение в современном мире.

Методы исследования. Для решения поставленных задач был собран и проанализирован материал из различных источников по теме криптография, а также было разработано ПО в среде Maple.

База исследования: Ставропольский государственный педагогический институт.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что было собрано и проанализировано некоторое количество литературы по теме исследования.

Практическая значимость. В результате проделанной работы было разработано программное обеспечение. При его создании была в глубокой мере переоценена значимость информационной безопасности, что в свою очередь послужило основой для изучения дальнейших более серьёзных и сложных методов шифрования.

Описание разработки. Для создания приложения за основу был взят язык программирования Maple, благодаря чему появился маплет с названием “Viginere”.

Назначение и применение программы: созданное программное средство предназначено для шифрования и дешифрования информации используя алгоритм Виженера. Данное программное обеспечение может применяться в мало значимых ячейках общества с небольшим уровнем секретности, поскольку алгоритм шифрования очень известный, и не составит особого труда разгадать данный шифр.

Входные и выходные данные. В качестве входного сообщения используется введенная в текстовое поле информация, которую необходимо зашифровать. В качестве выходных данных будет зашифрованный текст, с которым потом можно производить различные манипуляции. Управление осуществляется через кнопки, выведенные на форме.

Приступим к описанию алгоритма шифрования. Суть алгоритма заключается в следующем: необходимо определиться с языком который будет взят за основу при шифровании. В нашем случае за основу взят русский алфавит. Далее необходимо выбрать «ключ» – это кодовое слово, которое будет использовано при шифровании. В качестве примера возьмем крылатую фразу «ПРИШЕЛ УВИДЕЛ ПОБЕДИЛ», а в качестве ключа возьмем слово «ЦЕЗАРЬ».

Далее составим таблицу соответствия, с использованием которой в последующем будем шифровать. (Таблица 2)

Таблица 2.

Пример составления шифра Виженера

П

Р

И

Ш

Е

Л

 

У

В

И

Д

Е

Л

 

П

О

Б

Е

Д

И

Л

Ц

Е

З

А

Р

Ь

Ц

Е

З

А

Р

Ь

Ц

Е

З

А

Р

Ь

Ц

Е

З

 

Дальше поступаем как в простой игре, под названием, «морской бой», берем Таблицу 1, и на пересечение букв (П;Ц) записываем новую букву, которая будет служить шифром. На пересечении букв (П;Ц) получилась буква «Е»; продолжаем аналогичные преобразования с последующими комбинациями.

На самой форме, которая была разработана в Maple, будет дано текстовое окно, в которое необходимо ввести текст для шифрования: текстовое окно для ключевого слова и текстовое окно, в котором будет выведен результат шифрования. Окно выглядит следующим образом (рис. 1):

 

Рисунок 1. Пример окна программы “Viginere”

 

При нажатии на кнопку «Шифровать» или «Дешифровать», в текстовом окне будет появляться соответствующий этим операциям текст (рис. 2).

 

Рисунок 2. Пример шифрования сообщения

 

При нажатии на кнопку «Справка», появляется окно, в котором изложена краткая информация о Шифре Виженера, а также краткая инструкция по использованию программы.

Если нажать на кнопку «Сброс» все текстовые окна станут пустыми [2].

Заключение.

В конце хотелось бы подвести итог: при разработке программы “Viginere”, все поставленные цели были выполнены, был изучен материал по шифрованию информации и разработана программа, которая в последующем может послужить помощником при сокрытии информации.

 

Список литературы:
1. Красильников В.В., Оленев А.А., Тоискин В.С., Тынчеров К.Т. Простейшие криптографические преобразования в среде MAPLE. – Актуальные вопросы инженерного образования – 2016: сборник научных трудов Международной научно-методической конференции. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2016. – С. 291–298.
2. Оленев А.А., Сагдеев К.М. Абстрактная и компьютерная алгебра. Часть 1. Абстрактная алгебра в Maple. – учеб.-метод, пособие: Ставрополь, ООО «Бюро новостей», 2014. – 112 с.
3. Тоискин В.С., Тынчеров К.Т. Использование системы компьютерной алгебры MAPLE при изучении дискретной математики. – Актуальные вопросы инженерного образования-2016: сборник научных трудов Международной научно-методической конференции. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2016. – C. 310–320.