Билет №7

1. . Блочные шифры замены (подстановки). Одноалфавитные шифры. Шифрование методом замены (подстановки)

Наиболее простой метод шифрования. Символы шифруемого текста заменяются другими символами, взятыми из одного алфавита (одноалфавитная замена) или нескольких алфавитов (многоалфавитная подстановка).

Одноалфавитная подстановка

Простейшая подстановка - прямая замена символов шифруемого сообщения другими буквами того же самого или другого алфавита.

Стойкость метода простой замены низкая. Зашифрованный текст имеет те же самые статистические характеристики, что и исходный, поэтому зная стандартные частоты появления символов в том языке, на котором написано сообщение, и подбирая по частотам появления символы в зашифрованном сообщении, можно восстановить таблицу замены. Для этого требуется лишь достаточно длинный зашифрованный текст, для того, чтобы получить достоверные оценки частот появления символов. Поэтому простую замену используют лишь в том случае, когда шифруемое сообщение достаточно коротко!

2. Стеганография. Метод наименее значащего бита.

Стеганография (от греч. steganos — прикрытый) — это наука о сокрытии одной информации среди другой. В отличие от криптографии, где неприятель точно может определить, является ли передаваемое сообщение зашифрованным текстом, методы стеганографии позволяют встраивать секретные сообщения в безобидные послания так, чтобы невозможно было заподозрить существование встроенного тайного послания.

Сокрытие сообщения методами стеганографии значительно снижает вероятность обнаружения самого факта передачи сообщения. А если это сообщение к тому же зашифровано, то оно имеет еще и дополнительный уровень защиты.

В качестве сообщения может использоваться любой тип информации: текст, звук, изображение и т. д.

Термин «стеганография» появился в Англии в середине XVII века и означал «скрытое секретное письмо», скрытое в том смысле, что тайной является сам факт наличия секретного сообщения в потоке передаваемой информации.

Качество стеганографии характеризуется тремя факторами:

1. обнаруживаемость. Это главная проблема тайной передачи информации и поэтому передаваемая информация обычно предварительно шифруется;

2. робастность. Это устойчивость ко всем ожидаемым типам обработки переданной информации (фильтрации, сжатию, масштабированию и т. д.);

3. информационная емкость. Это максимальное количество битов скрываемого сообщения, при котором передаваемый сигнал еще не получает заметных искажений.

В стеганографии используется следующая терминология.

Контейнер —любая информация, предназначенная для сокрытия тайных сообщений.

Пустой контейнер — контейнер без встроенного сообщения;

Заполненный контейнер или стего-контейнер содержит встроенное сообщение.

Встроенное (скрытое) сообщение — сообщение, встраиваемое в контейнер.

Стегоключ или просто ключ — секретный ключ, необходимый для сокрытия информации. В зависимости от количества уровней защиты (например, встраивание предварительно зашифрованного сообщения) в стегосистеме может быть один или несколько ключей.

МЕТОД НАИМЕНЕЕ ЗНАЧАЩЕГО БИТА

Этот метод используется и для графической и для звуковой стеганографии, и его в разных вариантах используют большинство программ по стеганографии. В англоязычной литературе этот метод называют LSB.

Цифровые картинки состоят из отдельных точек (пикселей). Пиксел характеризуется тремя параметрами: номером строки, номером столбца, ординатой цветности. Если изображение 16-битовое, то это значит, что для описания цветности одного пикселя картинки отводится шестнадцать битов (разрядов памяти), каждый из которых может равняться нулю или единице. Младшим битом является первый справа бит. Младший бит в наименьшей степени влияет на цвет или оттенок изображения данного пикселя. Особенно это касается черно-белой фотографии, поскольку градации серого человек различает гораздо хуже цветных оттенков. Поэтому в методе наименее значащего бита используется младший бит слова.

Звуковой файл содержит ординаты, полученные с определенной частотой дискретизации, в которых после квантования также можно выделить младший бит. Возникающие изменения звука на слух практически не различимы. В крайнем случае, скорее встанет вопрос о качестве самой записи, а не о том, что эта запись была обработана стеганографом (программой).

В дальнейшем элемент контейнера, в котором можно скрыть бит сообщения, будем называть «ординатой».

Помимо 16-битового представления «ординат» цветности или звука, возможно 8-битовое и 24-битовое представление.

Любой файл в компьютере хранится в двоичном виде (комбинация нулей и единиц). Программа-стеганограф записывает файл-сообщение, размещая биты сообщения в младшие биты «ординат» контейнера. Если ноль или единица файла-сообщения совпадают с нулем или единицей ординаты файла-контейнера, то никаких изменений не происходит. Если же они не совпадают, программа-стеганограф записывает младший бит «ординаты» контейнера так, как это требует сообщение.

При извлечении сообщения младшие биты «ординат» «обнуляются». Это сделано для того, чтобы «уничтожить» сообщение в контейнере. В связи с этим контейнер до записи сообщения и после его извлечения имеет незначительные отличия.