Методы и средства защиты компьютерной информации

      Муниципальное образовательное учреждение

      Высшего профессионального образования

      Южно - Уральский профессиональный институт 
       
       
       
       
       
       
       
       
       

Задания к контрольной  работе по дисциплине

Методы  и средства защиты компьютерной информации

Студентов заочной формы  обучения

специальности 230105.65

«Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем» 
 
 
 
 

Челябинск

2010

 

      

    Вариант = (№_студ.билета) 6532 mod_25_+_1. = 7+1 =8

Задания контрольной работы по дисциплине «Методы и средства защиты компьютерной информации»

(для  всех вариантов) 
 

Задание №1: Расшифровать фразу, зашифрованную столбцовой перестановкой.

РППОЕААДТВЛ_ЕБЬЛНЫЕ_ПА_ВР

     Решение

Дан шифр-текст: РППОЕААДТВЛ_ЕБЬЛНЫЕ_ПА_ВР

Текст содержит 25 символов, что позволяет записать его в квадратную матрицу 5х5. Известно, что шифрование производилось по столбцам, следовательно, расшифрование следует проводить, меняя порядок столбцов.

Р П П О Е
А А Д Т В
Л _ Е Б Ь
Л Н Ы Е _
П А _ В Р

     Необходимо  произвести анализ совместимости символов

     Таблица сочетаемости букв русского и английского алфавита, а также таблицы частот биграмм представлена выше.

Г С Слева   Справа Г С
3 97 л, д, к, т, в, р, н А л, н, с, т, р, в, к, м 12 88
80 20 я, е, у, и, а, о Б о, ы, е, а, р, у 81 19
68 32 я, т, а, е, и, о В о, а, и, ы, с, н, л, р 60 40
78 22 р, у, а, и, е, о Г о, а, р, л, и, в 69 31
72 28 р, я, у, а, и, е, о Д е, а, и, о, н, у, р, в 68 32
19 81 м, и, л, д, т, р, н Е н, т, р, с, л, в, м, и 12 88
93 17 р, е, и, а, у, о Ж е, и, д, а, н 71 29
98 11 о, е, а, и З а, н, в, о, м, д 51 49
27 73 р, т, м, и, о, л, н И с, н, в, и, е, м, к, з 25 75
55 45 ь, в, е, о, а, и, с К о, а, и, р, у, т, л, е 73 27
77 23 г, в, ы, и, е, о, а Л и, е, о, а, ь, я, ю, у 75 25
80 20 я, ы, а, и, е, о М и, е, о, у, а, н, п, ы 73 27
55 45 д, ь, н, о, а, и, е Н о, а, и, е, ы, н, у 80 20
11 89 р, п, к, в, т, н О в, с, т, р, и, д, н, м, 15 85
65 35 в, с, у, а, и, е, о П о, р, е, а, у, и, л 68 32
55 45 и, к, т, а, п, о, е Р а, е, о, и, у, я ,ы, н 80 20
69 31 с, т, в, а, е, и, о С т, к, о, я, е, ь, с, н 32 68
57 43 ч, у, и, а, е, о, с Т о, а, е, и, ь, в, р, с 63 37
15 85 п, т, к, д, н, м, р У т, п, с, д, н, ю, ж 16 84
70 30 н, а, е, о, и Ф и, е, о, а, е, о, а 81 19
90 10 у, е, о, а, ы, и Х о, и, с, н, в, п, р 43 57
69 31 е, ю, н, а, и Ц и, е, а, ы 93 7
82 18 е, а, у, и, о Ч е, и, т, н 66 34
67 33 ь, у, ы, е, о, а, и, в Ш е, и, н, а, о, л 68 32
84 16 е, б, а, я, ю Щ е, и, а 97 3
0 100 м, р, т, с, б, в, н Ы л, х, е, м, и, в, с, н 56 44
0 100 н, с, т, л Ь н, к, в, п, с, е, о, и 24 76
14 86 с, ы, м, л, д, т, р, н Э н, т, р, с, к 0 100
58 42 ь, о, а, и, л, у Ю д, т, щ, ц, н, п 11 89
43 57 о, н, р, л, а, и, с Я в, с, т, п, д, к, м, л 16 84
 
Р П П О Е
А А Д Т В
Л _ Е Б Ь
Л Н Ы Е _
П А _ В Р

     Из  анализа 3 строки – сочетание 2→5(_Ь) столбец, и 3→5 (ЕЬ) столбец невозможны по правилам русского языка, сочетание 4→5 (БЬ) - маловероятно. Из анализа первой и второй строк   комбинации 1↔2 (АА) и 2↔3 столбцов маловероятны, сочетание 4→3 тоже невозможно

     Рассмотрим  другие запрещенные и маловероятные сочетания букв: РП (1,2 и 1,3 столбцы), ДТ (3,4 столбцы), ПВ (3,2 столбцы). Перебрав их все, получаем наиболее вероятные сочетания биграмм по столбцам:

            П Р Е П О
            Д А В А Т
            Е Л Ь _ Б
            Ы Л _ Н Е
            _ П Р А В

Получаем  осмысленный текст: ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_БЫЛ_НЕ_ПРАВ

Задание №2: Расшифровать фразу, зашифрованную двойной перестановкой (сначала были переставлены столбцы, затем строки)

ФИ_ЗИММУЫНУУБК_Е_ДЬШЫИВЧУ

Решение

Дан шифр-текст: ФИ_ЗИММУЫНУУБК_Е_ДЬШЫИВЧУ 

Текст содержит 25 символов, что позволяет  записать его в квадратную матрицу 5х5. известно, что шифрование производилось сначала по столбцам, а затем по строкам, следовательно, расшифрование следует проводить тем же способом. 

Ф И _ З И
М М У Ы Н
У У Б К _
Е _ Д Ь Ш
Ы И В Ч У
 

     Производим  анализ совместимости символов. Если в примере столбцовой перестановки можно было легко подобрать нужную комбинацию путем перебора, то здесь лучше воспользоваться таблицей частот букв русского языка (см. приложение). Для оптимизации скорости выполнения задания можно проверить все комбинации букв только в первой строке. Получаем ФИ-2, ФЗ-х, ИФ-х, ИЗ-2, ИИ-4, ЗФ-х, ЗИ-4 (где х-запрещенная комбинация). Рассмотрим 3 строчку сочетание УУ – 0, следовательно

     
  А Б В Г Д Е Ж 3 И И К Л М Н О П Р С Т У Ф X Ц Ч Ш Щ Ы Ь Э Ю Я
А 2 12 35 8 14 7 6 15 7 7 19 27 19 45 3 11 26 31 27 3 1 10 6 7 10 1     2 6 9
Б 5         9 1   6     6   2 21   8 1   6           1 11       2
В 35 1 5 3 3 32   2 17   7 10 3 9 58 6 6 19 6 7   1 1 2 4 1 18 1 2   3
Г 7       3 3     5   1 5   1 50   7     2                      
Д 25   3 1 1 29 1 1 13   1 5 1 13 22 3 6 8 1 10     1 1 1   5 1     1
Е 2 9 18 11 27 7 5 10 6 15 13 35 24 63 7 16 39 37 33 3 1 8 3 7 3 3     1 1 2
Ж 5 1     6 12     5         6       1                          
3 35 1 7 1 5 3     4   2 1 2 9 9 1 3 1   2             4       4
И 4 6 22 5 10 21 2 23 19 11 19 21 20 32 8 13 11 29 29 3 1 17 3 11 1 1     1 3 17
И 1 1 4 1 3   1 2 4   5 1 2 7 9 7 3 10 2       1 3 2            
К 24 1 4 1   4 1 1 26   1 4 1 2 66 2 10 3 7 10     1                
Л 25 1 1 1 1 33 2 1 36   1 2 1 8 30 2   3 1 6   4   1     2 30   4 9
М 18 2 4 1 1 21 1 2 23   3 1 3 7 19 5 2 5 3 9 1     2     5 1 1   3
Н 54 1 2 3 3 34     58   3   1 24 67 2 1 9 9 7 1   5 2     36 3     5
О 1 28 84 32 47 15 7 18 12 29 19 41 38 30 9 18 43 50 39 3 2 5 2 12 4 3     2 3 2
П 7         15     4     9   1 46   41 1   6             2       2
Р 55 1 4 4 3 37 3 1 24   3 1 3 7 56 2 1 5 9 16   1 1 1 2   8 3     5
С 8 1 7 1 2 25     6   40 13 3 9 27 11 4 11 82 6   1 1 2 2   1 8     17
Т 35 1 27 1 3 31   1 28   5 1 1 11 56 4 26 18 2 10       1     И 21     4
У 1 4 4 4 11 2 6 3 2   8 5 5 5 1 5 7 14 7     1   8 3 2       9 1
Ф 2         2     2           1   1 1                          
Х 4 I 4 1 3 1   2 3   4 3 3 4 18 5 3 4 2 2 1     1              
Ц 3         7     10   2       1         1             1        
Ч 12         23     13   2     6         7 1         1     1      
Ш 5         11     14   1 2   2 2         1               1      
Щ 3         8     6         1           1                      
Ы   1 9 1 3 12   2 4 7 -3 6 6 3 2 10 3 9 4 1   16   1 2            
Ь   2 4 1 1 2   2 2   6   3 13 2 4 1 11 3         1 4       1 3 1
Э                     1     1       1 9                        
Ю   2 1 2 1     3 1   1   1 1 1 3 1 1 7       1 1   4          
Я 1 3 9 1 3 3 1 5 3 2 3 3 4 6 3 6 3 6 10     2 1 4 1 1     1 1 1
 

     Порядок строк 31542

_ Ф И З И
У М Н Ы М
Б У _ К У
Д Е Ш Ь _
В Ы У Ч И
 

     Теперь  необходимо переставить строки в  нужном порядке. 5 1 3 4 2: 

В Ы У Ч И
_ Ф И З И
Б У _ К У
Д Е Ш Ь _
У М Н Ы М
 

     Получаем  осмысленный текст:

ВЫУЧИ_ФИЗИКУ_БУДЕШЬ_УМНЫМ

Задание №3: Расшифровать текст. Каждой букве алфавита соответствует двузначное число. 

45 34 26 34 97 77 34 47 49 67 14 22 49 67 47 34 49 39 77 69 53 89 26 10

97 10 49 10 77 45 53 31 10 14 10 47 22. 17 90 56 14 34 77 67 49, 49 67 75 49 10 53

14 53 49 26 90 47 10, 77 34 39 47 56 34 31 56 26 67 52 34 13 10 84 22 53

77 34 47 49 67 14 22 49 67 28 34 84 26 67 31, 67 49 10 97 90 31 10 14 53 47 22 31

28 70 89 49 53 93 14 10 56 10 93 56 47 10, 53 45 34 84 90 26 34 93 69 58 37

28 67 31 10 70 47 84 10 14 22 77 10 70 53 89 14 10, 31 90 47 39 77 39 31 75

53 47 22, 47 14 67 31 77 67 13 10 14 67, 53 97 34 89 67 28 67 26 69

90, 31 56 26 90 47 49 53 31 10 14 10 13 34 26 84 31 34 53 97 26 70 69 77 39 58

69 67 97 39 28 67 26 24 53 70, 53 14 53 56 26 67 49 10 53 77 10. 97 10 84 34 28

39 52 53 84 67 89 67 97 31 34 26 22 49 10 52 26 67 47 10 14 53 31 56 34 45 22

69 14 70 47 13 53 89 10 77 53 70 28 39 47 67 26 10, 53 53 89 26 10 77 10 45 53

77 10 14 10 47 22 47 77 67 31 10.

Решение 

Воспользуемся таблицей частот букв русского языка

-

0,175

 О

0,090

 Е,Ё

0,072

 А

0,062

И

0,062

 Т

0,053

 Н

0,053

 С

0,045

Р

0,040

 В

0,038

 Л

0,035

 К

0,028

М

0,026

 Д

0,025

 П

0,023

 У

0,021

Я

0,018

 Ы

0,016

 3

0,016

 Ь,Ъ

0,014

Б

0,014

 Г

0,013

 Ч

0,012

 Й

0,010

Х

0,009

 Ж

0,007

 Ю

0,006

 Ш

0,006

Ц

0,004

 Щ

0,003

 Э

0,003

 Ф

0,002

     Подсчитаем  частоты шифрообразований:

Обозначение 10 13 14 17 22 24 26 28
Количество 32 4 16 1 10 1 16 7
                 
Обозначение 31 34 37 39 45 47 49 52
Количество 15 18 1 8 5 18 15 3
                 
Обозначение 53 56 58 67 69 70 75 77
Количество 24 8 2 23 6 7 2 15
                 
Обозначение 84 89 90 93 97      
Количество 7 7 7 3 8      
 

     Из  таблицы частот букв русского языка видно, что чаще всего встречается пробел затем буква О, на втором месте Е. В нашем шифротексте чаще всего встречается обозначение 10 (32 раза), на втором месте идет обозначение 53 (24 раз) на третьем – 67(23 раза), на четвертом и пятом -34 и 47 (18 раз) остальные обозначения им уступают.

     Поэтому, можно выдвинуть гипотезу: 10=О, 53 = Е. Однако, текст у нас не очень большой, поэтому закономерности русского языка проявляются в нем не обязательно в строгом соответствии с таблицей частот букв русского языка. Поэтому возможны и другие варианты.

     Однако, в предпоследней строке имеется  слово 53 – следовательно 53 это не буква Е. Вероятнее всего 53 может означать буквы А, О, И.

     В тексте два раза встречается слово 53 14 53, если 53 принять за букву А  то возможен вариант – АРА. Вряд ли порода попугая, встретится в данном тексте два раза. Поэтому вариант 53=А - исключим.

     Допустим 53 = О, тогда возможно 53 14 53 = ОНО, тогда рассмотрим слова 53 89 14 10  и 53 89 26 10. 10 может иметь значение Е или А. Так как слова чаще заканчиваются на букву А чем на букву Е. Пусть 10 = А. Следовательно 53 89 14 10 = О 89 Н А. Тогда  89 = К, но

53 89 26 10 = О К 26 А – сложно подобрать осмысленное слово.

если 53 14 53 = ОКО, то 53 89 14 10 = О 89 К А – нет  вариантов

     Допустим 53 = И, тогда 53 14 53 = ИЛИ Следовательно 53 89 14 10   = ИГЛА, 53 89 26 10 = ИГРА (Так  как переда словами не т предлогов  то выбираем вариант 10 = А, отказываемся от варианта 10 = Е)

     Тогда предположим, что 53 = И, 14 = Л, 89 = Г, 10 = А, 26 = Р. В этом случае, предположим, что 63 = О (как самый частый вариант  из оставшихся). Рассмотрим слово 52 р о 47 а л и – 52 = Б, 47 = С

     Получили  таблицу

     45 34 р 34 97  77 34 с 49 о л 22 49 о  с 34 49 39 77 69  и г р а

     97 а 49 а 77 45 и 31 а л а с 22. 17 90 56 л 34 77 о 49. 49 о 75 49 а  и

     ли 49 р 90с а, 77 34  39 с 56 34 31  56 р о б 34 13 а 84 22  и

     77 34 с 49 о л 22 49 о  28 34 84 р о 31  о 49 а 97 90 31 а л и с 22 31

     28 70 г 49 и 93  л а 56 а 93  56 с а  и  45 34 84 90 р 34 93 69 58 37

     28 о 31 а 70  с 84 а л 22 77 а 70 и г л а  31 90 с 39 77 39 31 75

     и с 22  с л о 31 77 о   13 а л о   и 97   34 г о   28 о р 69

     90   31 56 р 90 с 49 и 31 а л а  13 34 р 84 31 34  и 97 р 70 69 77 39 58 

     69 о 97 39  28 о р 24 и 70  и л и  56 р о 49 а и 77 а.  97 а 84 34 28 

     39 б и 84 о г о  97 31 34 р 22 49 а  б р о с а л и   31  56 34 45 22

     69 л 70  с 13 и г а 77 и 70    28 39 с о р а,   и  и г р а   77 а 45 и

     77 а л а с22   с 77 о 31 а 

     Рассмотрим  слово -  34 г о – 34 = Е

     28 39 с о р а – 28 = М, 39= У

     13 а л о – 13 = Ж

     56 р о б е ж а 84 22 – 56 =П, 84 = Т, 22 = Ь

     п е 45 ь – 45 = Ч

     ч е р е 97 – 97 = З

     с т а л ь 77 а 70 – 77 = Н, 70 = Я

     Выведем полученную фразу

     ч е р е з н е с 49 о л ь 49 о с е 49 у н 69 и г р а

     з а 49 а н ч и 31 а л а с ь 17 90 п л е н о 49 49 о 75 49 а и

     л и 49 р 90 с а н е у с п е 31 п р о б е ж а т ь и  

     н е с 49 о л ь 49 о м е т р о 31 о 49 а з 90 31 а л и с ь 31

     м я г 49 и 93 л а п а 93 п с а и ч е т 90 р е 93 69 58 37 

     м о 31 а я с т а л ь н а я и г л а 31 90 с у н у 31 75 

     и с ь с л о 31 н о ж а л о и з е г о м о р 69    

     90 31 п р 90 с 49 и 31 а л а ж е р т 31 е и з р я 69 н у 58

     69 о з у м о р 24 и я и л и п р о 49 а и н а з а т е м

     у б и т о г о з 31 е р ь 49 а б р о с а л и 31 п е ч ь

     69 л я с ж и г а н и я м у с о р а и и г р а н а ч и

     н а л а с ь с н о 31 а

     Допишем остальные буквы 

     31 = В, 69 = Д, 49 = К, 24 = Ф, 58 = Ю, 90 = Ы, 75 = Ш, 93 = Х, 17 = Ц, 37 = Й.

     Получим фразу

     Через несколько секунд игра заканчивалась. Цыпленок, кошка или крыса, не успев пробежать и несколько метров оказывались в мягких лапах пса,  и четырехдюймовая стальная игла,  высунувшись словно жало из его морды, впрыскивала жертве изрядную дозу морфия или прокаина. Затем убитого зверька бросали в печь для сжигания мусора, и  игра начиналась снова.