pobierz

Kryptografia i ochrona 

danych 

Wykład 1 

Podstawowe pojcia kryptograficzne. 

Szyfry przestawieniowe. 

(Wybrane materiały) 

Dr in. E. Busłowska 

Copyright © 2006 E. Busłowska. All 

rights reserved. 1 

LITERATURA 

♦ Neal Koblitz: Algebraiczne aspekty kryptografii, 

WNT Warszawa 2000. 

♦ Niels Ferguson, Bruce Schneier: Kryptografia w 

praktyce, Helion Gliwice 2004. 

♦ Stefan Katzenbeisser, Fabien A. P. Petitcolas: 

Information Hiding technicues for stenography 

and digital watermarking, Artech House Boston, 

London, 2000. 

♦ Mirosław Kutyłowski, Willy-B. Strothmann: 

Kryptografia teoria i praktyka zabezpieczania 

systemów komputerowych, Oficyna Wydawnicza 

Read Me, Warszawa 1999. 

Copyright © 2006 E. Busłowska. All rights reserved. 2 

LITERATURA 

♦ Bruce Schneier: Kryptografia w praktyce, 

WNT Warszawa 1995, 2002. 

♦ Fredrich L. Bauer : Sekrety kryptografii, 

Helion Gliwice 2002. 

♦ Eric Cole, Ronald L. Krutz, Jamez Conley: 

Bezpieczestwo sieci, Helion Gliwice 2005. 

Ochrona danych 

♦ Zabezpieczenie przed nieupowanionymi 

zmianami 

– Suma kontrolna 

– Podpis cyfrowy 

♦ Zabezpieczenie przed dostpem 

– Prawa dostpu 

– Szyfrowanie 

♦ 

♦ 

 



1

TERMINOLOGIA 

♦ kryptografia - ochrona danych przez 

szyfrowanie. Bezpieczestwo informacji w 

czasie przesyłania i przechowywania, 

♦ kryptoanaliza - badanie słaboci kryptografii 

(łamanie szyfrów), 

♦ kryptologia – dział matematyki, który 

zajmuje si podstawami metod 

kryptograficznych (kryptografia + 

kryptoanaliza). 

TERMINOLOGIA 

♦ tekst jawny - jednostki zwykłego tekstu 

(jednostki tekstu otwartego). Kada jednostka 

moe by liter lub grup liter. 

♦ kryptosystem – odwzorowanie, które jednostkom 

zwykłego tekstu przyporzdkowuje jednostki 

tekstu zakodowanego zwane jednostkami 

szyfrogramu 

♦ steganografia - ochrona tajnych danych przez 

ukrycie ich istnienia, 

♦ analiza ruchu (traffic analysis) - zajmuje si 

wzorcami komunikacji w celu odczytania 

tajnych danych. 



TERMINOLOGIA 

♦ Klucz (ang. key) - informacja umoliwiajca wykonywanie 

pewnej czynnoci kryptograficznej - szyfrowania, 

deszyfrowania, podpisywania, weryfikacji podpisu. 

♦ Klucz tajny (prywatny) (ang. secret key, private key) dla 

algorytmów symetrycznych jest to zarówno klucz szyfrujcy 

jak i deszyfrujcy. Dla algorytmów asymetrycznych jest to 

klucz prywatny słucy jedynie do deszyfrowania. 

♦ Klucz jawny (publiczny) (ang. public key) dla algorytmów 

asymetrycznych jest to klucz szyfrujcy. Jest udostpniany 

publicznie. 

♦ Szyfrogram (ang. ciphertext) - tekst zakodowany, w 

postaci niezrozumiałej dla nadawcy i odbiorcy, który 

wymaga odszyfrowania. 


TERMINOLOGIA 

♦ Szyfrowanie (kodowanie) (ang. Encryption/encoding): 

proces przekształcania tekstu jawnego w szyfrogram tak, e 

zostaje ukryta jego zawarto przed osobami postronnymi. 

♦ Deszyfrowanie (dekodowanie) (ang. 

decryption/decoding): proces przekształcania szyfrogramu 

w tekst jawny tak, e jego zawarto zostaje ponownie 

odkryta. 

♦ Algorytm szyfrujcy ( ang. encryption algorithm, 

cipher): sposób zapisu informacji w formie niemoliwej lub 

skrajnie trudnej do odczytania przez osob nie posiadajc 

dodatkowej informacji. 

♦ Algorytm deszyfrujcy (decryption algorithm): zbiór 

metod słucych do przekształcenia szyfrogramu w tekst 

jawny. 


2

Algorytmy z kluczem 

♦ Symetryczne – uywaj tego samego klucza do 

szyfrowania i do deszyfrowania wiadomoci, albo klucz 

deszyfrujcy da si bezporednio wyprowadzi z klucza 

szyfrujcego. 

Strumieniowe – koduj jedn jednostk informacji (bit) 

w tym samym czasie; 

Blokowe – koduj grup informacji (wiele bitów) w 

tym samym czasie. 

♦ Asymetryczne (z kluczem publicznym) – uywaj 

odmiennego klucza do szyfrowania i deszyfrowania. 

Klucza deszyfrujcego nie da si wyprowadzi z klucza 

szyfrujcego. Klucz szyfrujcy jest zwykle udostpniany 

publicznie, klucz deszyfrujcy nie jest jawny. 


Szyfrowanie i deszyfrowanie 

tekst jawny 

M 

szyfrowanie 

E k (M) = C 

kryptogram 

C 

Gdzie: 

♦ E k - funkcja szyfrujca 

♦ D k - funkcja deszyfrujca 

deszyfrowanie 

D k (C) = M 

tekst jawny 

M 


Główne wymagania dotyczce 

kryptosystemów: 

♦ System musi by łatwy w uyciu. 

♦ Zarówno transformacje kodujce jak i 

dekodujce musz by wydajne i sprawne 

dla wszystkich kluczy. 

♦ Bezpieczestwo systemu powinno zalee 

tylko od tajemnicy kluczy i nie powinno 

zalee od tajemnicy algorytmów E i D. 

Historia kryptologii 

♦ Zastosowania wojenne, 

♦ Rozrywka intelektualna, 

♦ Rewolucja zwizana z rozwojem techniki: 

maszyny mechaniczne, 

maszyny cyfrowe (komputery). 



3

Szyfry historyczne 

♦ Szyfrowanie przez transpozycje, 

♦ Szyfrowanie przez podstawienie: 

monoalfabetyczne: 

• jednoznakowe, 

• poligraficzne, 

polialfabetyczne. 

Szyfry przez transpozycje 

♦ Polegaj na zmianie kolejnoci 

wystpowania znaków według pewnego 

schematu. 

♦ Podział szyfrów przestawieniowych: 

Szyfr płotkowy, 

Szyfry macierzowe, 

Szyfry kratkowe. 



Szyfr płotkowy (Railfence) 

♦ Litery szyfrowanego tekstu s zapisywane w dół i w gór. 

Klucz w szyfrze jest okrelony przez zagłbienie 

(w podanym przykładzie wynoszce 3). 

♦ Znaki s odczytywane w wierszu. 

CRYPTOGRAPHY 

C T A 

R P O R P Y 

Y G H 

CTARPORPYYGH 

CRYPTOGRAPHY – jest czystym tekstem, a 

CTARPORPYYGH jest odpowiadajcym mu szyfrem. 

Aby odczyta tekst naley uy tego samego klucza i 

odwróci procedur. 

Szyfry macierzowe 

♦ Tekst jawny M=CRYPTOGRAPHY rozpisuje si 

w macierzy o 3 wierszach i 4 kolumnach: 

1 2 3 4 

C R Y P 

T O G R 

A P H Y 

♦ Odczytujc kolumny zgodnie z porzdkiem 3-1-4- 

2, otrzymamy nastpujcy szyfrogram : 

C=YGHCTAPRYROP. Aby rozszyfrowa 

wiadomo, stosujemy procedur odwrotn. 



4

Szyfry macierzowe 

♦ Niektóre szyfry przedstawieniowe permutuj 

znaki tekstu jawnego z wykorzystaniem stałego 

okresu d. Kluczem dla tych szyfrów jest para 

K=(d, f), gdzie d jest to liczba znaków w bloku, a f 

jest funkcj permutacyjn. Std wiadomo jawna 

♦ M=m1 ,..., md md+1,..., m2d ,... 

♦ Jest szyfrowana jako: 

♦ EK(M)=mf(1) ,..., mf(d) mf(d+1),..., mf(2d) ,... 

♦ Przy rozszyfrowywaniu uywamy permutacji 

odwrotnej. 


Szyfr macierzowy z permutacj 

♦ Przypumy, e d=4 a funkcja permutacyjna f ma 

posta: 

♦ i 1 2 3 4 

♦ f(i) 2 4 1 3 

♦ Tak wic, tekst jawny jest dzielony na bloki o 

rozmiarze 4 bitów kady, a nastpnie dla kadego 

bloku, pierwszy znak jest przenoszony na drug 

pozycj, drugi znak na pozycj czwart i tak dalej. 

♦ M=CRYP TOGR APHY 

♦ Ek(M)=YCPR GTRO HAYP 


Szyfr macierzowy z 

przestawieniem kolumn 

♦ Kadej literze przypisuje si numer uywajc 

nastpujcej reguły: 

♦ zaczynamy od numeru 1, 

♦ przydzielamy numery zgodnie z porzdkiem 

alfabetycznym, 

♦ jeeli w słowie kluczowym wystpuj takie same 

litery kilka razy, przydzielamy im kolejne numery. 




♦ Wiadomo do zakodowania umieszczamy w tabeli w 

wierszach pod słowem kluczowym, a odczytujemy 

kolumnami zgodnie z porzdkiem numeracji. Dla 

przykładu: M=HERE IS A SECRET MESSAGE 

ENCIPHERED BY TRANSPOSITION. 

C O N V E N I E N C E 

1 10 7 11 3 8 6 4 9 2 5 

H E R E I S A S E C R 

E T M E S S A G E E N 

C I P H E R E D B Y T 

R A N S P O S I T I O 

N 


5



♦ Otrzymujemy nastpujcy szyfrogram: 

♦ C=HECRN CEYI ISEP SGDI RNTO 

AAES RMPN SSRO EEBT ETIA EEHS 

♦ Odczytuje si wiadomo zakodowan na 

pocztku liczc znaki. W tym przykładzie, 

jest 45 znaków, wic pierwsza kolumna 

bdzie miała pi znaków, a pozostałe po 4. 

Wiadomo kiedy trzeba przerwa 

wypełnianie kolumn i zacz odczytywa 

wiersze. 


Szyfr macierzowy z przestawieniem kolumn 

z wypełnianiem do numeru kolumny 

♦ Pierwszy wiersz jest wypełniany tylko do kolumny z numerem 

1, drugi wiersz do kolumny z numerem 2, i tak dalej. 

C O N V E N I E N C E 

1 1 7 1 3 8 6 4 9 2 5 

H 

E 

0 

R E 

1 

I S A S E C R 

E T M E S 

S A G E E N C I 

P H E R E D B Y T R A 

N S P O S I T 

I O N 

♦ Szyfrogram: HEESPNI RR SSEES EIY A SCBT EMGEPN ANDI CT 

RTAHSO IEERO 


6

pobierz

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?