Ақпаратты криптографиялық түрлендіру әдістері

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 20 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім жене Ғылым министрлігі
Қызылорда қаласы Болашақ университеті

Тақырыбы:
Криптографиялық әдістерімен білім беру саласындағы ақпаратты қорғаудың визуалды моделін құру

Ғылыми жетекші: Дауренбек Қуаныш Қойшығұлұлы
Студент: Қарасай Сақыпжамал
Оқу тобы: Инф-183(пед)

Қызылорда қаласы 2021 ж

МAЗМҰНЫ
I.КIPICПE ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3

II. НEГIЗГI БӨЛIМ
2.1. Ақпараттық қауіпсіздік
2.2. Ақпаратты қорғау амал тәсілдері
2.3. Криптография
2.4. Ақпаратты қорғаудың криптографиялық әдістері
2.5. Симметриялық криптожүйе
2.6. Ашық кілтті криптожүйе

III. ТӘЖIPИБEЛIК БӨЛIМ
3.1. Криптографиялық әдістерімен білім беру саласындағы ақпаратты қорғаудың визуалды моделін құру ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

V. ҚOPЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

IV. ПAЙДAЛAНЫЛҒAН ӘДEБИEТТEP ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

КІРІСПЕ
Диплом жұмысының жалпы сипаты: Ақпараттарды бөгде адамдар оқи алмайтындай етіп өзгертіп, қорғау мәселесі ертеден бері адамзатты ойландырып келе жатқан мәселе.
Мемлекеттің барлық саласына қатысты ақпарат бағалы болып саналады. Ақпаратты қоғау мемлекет тарапынан қарағанда қазіргі таңда өзекті және шешілуі қажет мәселе болып отыр.
Ақпаратты қорғау- ақпараттық қауіпсіздікті қамтамасыз ету.
Ақпаратты қорғау деп ақпараттардың ұрлануын, жойылуын, өзгертілудің, рұқсатсыз көшірме жасалуының, бұғатталуының алдын алу үшін жасалатын іс- әрекеттер,
Информациялық технологияның қарқынды дамуы мен интернеттің тез таралуы ақпаратты қорғаудың әдістерінің, криптографияның дамуына көп әсерін тигізуде.
Криптография тарихы адам тілі тарихымен қатар дамуда Ежелгі кезде жазудың өзі криптографиялық жүйе болып табылатын. Себебі, сол уақыттарда жазуды тек таңдаулылар ғана білді.
Жазу кең таралған кезде криптография өз алдына жеке ғылым ретінде дами бастады.
Криптографиялық жүйелер бірінші және екінші дүниежүзілік соғыс кезінде жақсы дамыды. Соғыстан кейінгі уақыттан бастап қазіргі кезге дейінгі есептеу техникаларының пайда болуы криптографиялық әдістерді дамытуды жеңілдетті.
Криптография термині ежелгі гректердің (cryptos- құпия және grapho - жазу) сөздерінен құралған.
Диплом жұмысының мақсаты мен міндеттері:
Зерттеудің нысаны.
Зерттеудің дереккөздері: Криптографияның негіздері, Қолданбалы криптография, ақпараттық қауіпсіздік, ақпараттық жүйелердің негіздері, ақпараттық қауіпсіздік және ақпаратты қорғау және де ғаламтор желісінен алынған мәліметтер көзі болып табылады.
Зерттеу жұмысының ғылыми жаңалығы.
Зерттеудің әдістері. Диплом жұмысын жазу барысында жүйелеу, жинақтау сияқты әдістер қолданылды.
Жұмыстың теориялық-практикалық маңызы
Зерттеу жұмысының құрылымы: Дипломдық жұмыс кіріспеден, негізгі тараудан, тәжірибелік бөлімнен, қорытындыдан, пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.
Кіріспеде тақырыптың өзектілігі мен мақсат-міндеттері, жұмыстың әдіс-тәсілі мен зерттеудің нысаны айтылады. Негізгі бөлімде Крипторафия жүйесі туралы, ақпаратты қорғау және де ақпараттық қауіпсіздік жайлы айтылған. Тәжірибелік бөлімде білім беру саласында ақпаратты криптографиялық жүйе арқылы қорғау жайында көрсетілген. Қорытындыда зерттеу жұмысында талқыланған мәселелердің қорытынды нүктесі қойылады.

ІІ. НЕГІЗГІ БӨЛІМ
ІІ.І. Ақпаратты қорғаудың крипторгафиялық әдістері
Ақпаратты криптографиялық қорғау дегеніміз бастапқы ақпаратты оған рұқсаты жоқ адамдар өзгерте алмайтындай етіп жаңартуын айтамыз.
Ақпаратты қауіпсіз жеткізу жүйелерінің пайда болу тарихы, адамдардың жаңару тарихымен байланысты болды. Жасырын ақпарат беру және кодтау өнері барлық елде қолданыста болды.
Біздің заманымыздан бұрын 500- 600 жылдары еврейлер Атбаш криптографиялық жүйесін құрды. Дәл осы жүйе Ресей елінде тарабарская грамота деген атаумен танымал. Осы жүйе бойынша әліпбидегі бір әріп, әрқашан басқа әріпке өзгертіліп жазылып отырады. Яғни, б әріпі қашанда ш әріпі болып жазылады.
Араб сөздігінің негізін қалаушы Абу Яхмади алғаш рет VIII ғасырда византиялық грек тілін негізге ала отырып жасалған жасырын жеделхаттарды шешуді үйренді.
Сун Цзы есімді қытай ғалымы Соғыс өнері атты еңбегіне біздің заманымыздан бұрынғы 500 жылы тыңшылықтың негізгі ұстанымдары мен ақпаратты өңдеу түрлерін жазып кеткен.
Ал италияндық математик Леон Батиста XV ғасырда алғаш рет криптографияның математикалық моделін ұсынған болатын. Және де жасырын ақпараттарды кодтауға арналған математикалық құралды ойлап тапты. Ең бірінші компьютерлер пайда болам дегенше осы құрылғының жұмыс істеу принципіне ұқсас криптографиялық құрылғылар қызмет етті. Әліпбидің әріптеріне 5 шифрлеуі ұқсас болатын криптографиялық құрылғыны ағылшын ғалымы Френсис Бэкон XVII ғасырда ойлап тапты.
XVII ғасырда АҚШ- тың үшінші президенті, ғалым Томас Джефферсон кодтаудың 10 нұсқасын қолдана алатын цилиндр пішіндегі шифрлеу машинасын іске қосты. Осы секілді құрылғылар екінші дүниежүзілік соғыыс аяқталғанша барлық елдерде қолданыста болды.
1930 жылы Enigma атты шифрлеу машинасын германиялық ғалымдар ойлап шығарды.
Бұл пайдаланушылардың мәліметтерін желі алаяқтарынан қорғауға мүмкіндік береді.
Алдыңғы ақпаратқа әсер етуіне байланысты ақпараттарды криптографиялық түрлендіруді бірнеше топқа жіктеуге болады. (- сурет)

Ақпаратты криптографиялық түрлендірудің әдістері
Шифрлау
Стеганография
Кодтау
Сығу

(- сурет). Ақпаратты криптографиялық түрлендіру әдістері.
Шифрлау
Бастапқы ақпаратты кері қайтарып комбинаторикалық, логикалық, басқа да түрлендіріп жасалған шифрланған ақпарат цифрлардың, әріптердің және басқа да екілік кодтар мен символдардың хаостық жиынтығы болатындай түрлендіруді шифрлау процесі деп атаймыз.
Шифрлау деп басқа адамдарға немесе компьютерлерге ақпараттың мазмұнын басқалардың білуіне жол бермеу үшін мәліметтерді оқи алмайтындай етуді айтайды. Шифрланған мәліметтер PGP, қарапайым шифрлеу кілті не болмаса шифлау машинасы сынды шифрлау бағдарламасының көмегімен жасалады[kk.ndespace.orgenc].
Ақпараттарды щифрлау үшін түрлендіру кілті мен алгоритмі қолданылады. Талаптап бойынша шифрлаудың әдісінің белгілі бір алгоритмі өзгемейді. Шифрлаудың алгоритміне бастапқы ақпарат ретінде шифрлау үшін арналған мәліметтер мен шифрлау кілті алынады.
Ақпаратты құпия түрде жеткізудің бірнеше түрлі әдістері бар. Олардың біріне MS DOS операциялық жүйесінде жұмыс істеу барысындағы файлдарды жасырудың қарапайым әдістері жатады.
Криптографиялық жүйедегі ақпаратты криптография әдісі бойынша түрлендірудің негізгі түрі шифрлау. Шифрлау деп ақпаратты шифрланған мәтінге айналдыру сонымен қатар осы әрекетке қарама- қарсы шифрланған мәтінді ашық мәтінге айналдыруды шифрды ашу немесе декодтауды атаймыз.
Ашық ақпаратты жабық ақпаратқа және керісінше түрлендіруді- шифрлаудың әдісі деп атаймыз.
Шифрлауды пайдаланудың ұзақ уақыттық тәжірибе нәтижесінде шифрлаудың көптеген әдістері пайда болды. Оның ішінде кейбіреулері уақыт сынына шыдамай, кейбір түрлері әлі күнге дейін қолданыста. ЭЕМ мен криптографиялық жүйелердің пайда болуы жаңа шифрлауды жасау жұмысын жеделдете түсті. Шифрға шабуыл жасау яғни, криптоанализ- ол жабық мәтіннің ширлау кілтінен хабардар болмай тұрып-ақ алғашқы ақпараттарды табу.
Шифрлаудың қазіргі заманғы әдістері мына талаптарға сай болуы тиіс:
* Шифрдың шифрға шабуыл жасауға төзімді болуы, оны ашу барлық кілттерді пайдаланғанда мүмкін болуы қажет;
* Криптоорнықтылық кілттің жасырындылығымен ажыратылуы керек, шифрлау алгоритмінің жасырындылығымен емес;
* Шифр бастапқы ақпаратты мәтіннің көлемі бойынша өзгертпеуі немесе анық бөліктерді жоғалтпауы керек;
* Шифрлау ұзақ уақытты алмауы қажет;
* Жасырылған ақпараттың бағасымен шифрлау бағасы сәйкес болуы тиіс.
Қолданыс аясы кең шифрлау алгоритмін жасырын ұстау іс жүзінде мүмкін емес. Сол себепті алгоритмде криптоаналитиктер қолдана алатындай әлсіз жерлері болмауы тиіс. Шифрланған ақпаратты ашудың жалғыз жолы кілттің үзындығымен анықталады.
Шифрлау әдістері
Симметриялы кілтпен
Симметриялы емес кілтпен
Алмастыру әдістері
Аналитикалық әдістер
Аддитивтік әдістер
Біріккен әдістер
1978 жылдан бастап АҚШ- та мемлекеттік стандарт ретінде қолданыста жүрген DES (Data Encrypyion Standard) шифрын шифрлау әдісінің тиімді мысалы ретінде алуға болады. Шифрлау алгоритмі ашық басылымға шықты. Осы шифрды қолданған барлық уақытта оның ешқандай осал тұсы байқалмады.

-сурет. Шифрлау әдістері
Симмертиялы кілттеуде ақпаратты шифрлау және шифрлауды ашу үшін бір кілт пайдаланылады. Ақпаратты жіберуші және пайдаланушы алдын ала белгілі бір жабық арналар арқылы бір бірімен пайдаланатын кілттерді ауыстыруы керек.
Бастапқы мәтіннің бір әліпбиге жазылған символдарын белгілі ереже бойынша басқа әліпби символдарын айырбастау алмастыру әдісінің мәні болып табылады.
Осылардың ішіндегі ең қарапайым әдіс тура ауыстыру әдісі. Бірінші ақпарат жазылған SoiA0 бастапқы әліпбидің Soi символдарына шифрлаушы әліпби А1- дің S1i символдары бір мәнді түрде сәйкестендіріледі. Кей жағдайда екі әліпбиде бір ғана символдардың жиынтығынан тұруы да мүмкін. Мысалы, екі әліпби де орыс әліпбиінің әріптерінен тұруы мүмкін.
Екі алфавиттің символдары арасындағы сәйкестікті беру бастапқы Т0 мәтіннің символдарының ұзындығы К символдан тұратын сандық эквиваленттерге түрлендіру арқылы орындалады. Белгілі бір алгоритм бойынша моноалфавитті ауыстыру алгоритмі қадамдар тізбегі ретінде беріледі.
1-қадам. Сандық LohA0 бастапқы алфавиттегі өлшемі [1xR] берілген сандық кортежді hoi (S0j) сан мен әрбір SoiEuro Т0 (і=1,K) ауыстыру арқылы.
A0 алфавиттегі Soi реттік нөмірге.
2-қадам. Loh кортеждің әрбір санын L1i :h1i=(k1*h0i(S0l)+k2(modR) Формула бойынша есептелетін кортеждің h1і (бұл жердегі k1- ондық коэффицент; к2 - ығысу коэффициенті). Санымен ауыстыру арқылы L1h кортежді құрастыру. Таңдап алынған к1 және к2 коэффиценттер hoi және h1i ,ал сандары h1i=0 болғанда h1i=R сәйкестігі қамтамасыз етуілуі керек.
3-қадам. Т1 шифр мәтінді L1i кортеждің әрбір h1i (S1i) санын сәйкес өлшемі [1xR] болатын A1 шифрлау алфавитінің S1i T1 (il,k ) символымен ауыстыру арқылы алу.
4-қадам. Алынған шифр мәтін ұзындығы b болатын блоктарға бөлінеді. Егер соңғы блок толық болмай қалса, онда блоктың соңына арнайы символ - толықтырушылар (мысалы * символ) орналастырылады.
Мысал. Шифрлау ҥшін бастапқы мәліметтер:
Т0=МЕТОД ШИФРОВАНИЯ:
A0 = АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ;
A1 = ОРЩЬЯТЭ_ЖМЧХАВДЫФКСЕЗПИЦГНЛЪШБУЮ;
R32; k13; k215; b4
Осы процедураны шифр мәтіннің барлық символдарына қолдану шифрды ашуға әкеледі. Келтірілген мысалдың шарттары бойынша ауыстыру өзара ауыстырылатын символдар бір бағанда орналасады.

Кесте. Ауыстыру кестесі.
Полибиан квадраты
Алмастыру шифрлауының алғашқыларының бірі полибиан квадраты. Шифрлау мақсатында грек тарихшысы және жазушысы Полибий біздің дәуірімізге дейін кез келген ретпен орналастырылған грек әліпбиінен құралған 5х5 өлшемді кестені ойлап тапты (-кесте).

-кесте.Полибиан квадраты
Шифрлау кезінде мәтін әріпін кесте ұяшығынан тауып, шифрмәтінге сол әріптің астында тұрған әріп жазылады. Егер де мәтін әріпі кестенің соңғы ұяшығында орналасқан болса, онда осы бағанның ең бірінші әріпі жазылады.
Мысалға алатын болсақ, βαφσPIθ сөзінің шифр мәтіні θφωξν болады.
Цезарь шифрлау жүйесі
Қарапайым алмастыру шифрының тағы бір түрі Цезарь шифры. Шифрдың бұлай аталуы Рим императоры Гай Юлий Цезарьдың есімімен байланысты. Бұл шифрды ол Цицеронмен біздің дәуірімізге дейінгі 50- ші жылдары хат алмасқанда пайдаланды.
Бастапқы әріптің бірінші әріпі шифрлау кезінде сол алфавиттің басқа әріптеріне ауыстырылады. Алфавиттің соңғы әріпіне келгенде қайтадан басына ауыстырылады. Құпия кілт К=3. Алмастыру шифрын ашық хабарлама әріптеріне сәйкес жұптарын ауыстыру кестесі арқылы көрсетуге болады.

-кесте.Алфавитті ауыстыру
Мысалға, Цезарь кестесі бойынша КӨРДІМ КЕЛДІМ сөзі МСУЖЮО МЗҢЖЮО сөзіне шифрланады.
Цезарь шифрлау жүйесінің артықшылығы- шифрды ашу мен шифрлаудың қарапаймдылығында.
Ал Цезарь жүйесінің кемшіліктері:
oo алғашқы пайда болған ашық мәтіннің әртүрлі әріптердің жиілігін құпия ете алмайды;
oo алфавиттік реттілік сақталады;
oo тізбектің бастапқы мәні К мәні ауысқан кезде ғана қзгереді;
oo мүмкін кілттер саны аз;
oo Шифрланған хабар әріптерінің жиілігін жіктеу кезінде Цезарь шифры оңай шешіледі.
Шифрланған мәтін ұзындығы артқан сайын шифрлау жүйесінің ашылу ықтималдығы өседі.
Трисемустың шифрлау кестесі
Неміс аббаты Иоганн Трисемус 1508 жылы Полиграфия атауымен еңбегін жарыққа шығарды. Ол ең алғаш рет кітабына кез келген ретпен орналасқан алфавиттің шифрлаушы кестесін жазды. Осы сияқты алмастыру шифрын қол жеткізу үшін, алфавит әріптері мен кілттік сөзі бар кестелер қолданылады. Кестеде бірінші кілттік сөз жазылып, қайталанған әріптер алынып тасталады. Кесте өлшеміне сәйкес кілттік сөзден соң, кілттік сөзде бар әріптерден басқа алфавит бойынша әріптер жазылады.
Мысал келтіретін болсақ, қазақ әліпбиі жазылған 6х8 кестені алайық. НҰРБИБІ сөзін кілттік сөз ретінде алайық.
Шифрлау кестесі
Н
Ұ
Р
Б
И
Б
І
А
Ә
В
Г
Ғ
Д
Е
Е
Ж
З
Й
К
Қ
Л
М
Ң
О
Ө
П
С
Т
У
Ү
Ф
Х
Һ
Ц
Ч
Ш
Щ
Ъ
Ы
Ь
Э
Ю
Я

Шифрлау кезінде мәтіннің кестеден бір әріпін тауып алып, Полибиан квадратындағыдай сол әріптің төменгі жағындағы әріпті аламыз. Қажетті әріпіміз кесте ұяшығының соңында орналасқан болса, шифрмәтінінің әріпін бірінші кесте жолынан аламыз.
Мысалы: ЕРТЕҢ КЕЛЕМІН мәтінін шифрлағанда МВЧМҮ ПМТМУЕА түрінде болады.
Шифрлау бір әріптен жүргізілетіндіктен кестелік шифрды монограмдық деп атаймыз.
Вижинер шифрлау кестесі
Видинер шифрлау жүйесі 1586 жылы пайда болды. Ол ең көне белгілі сонымен қатар көпалфавиттік жүйе болды.
Вижинер жүйесі кілтінің әріптен әріпке өзгеріп отыратын жүйесі Цезарь жүйесімен ұқсас болып келеді.
Вижинер шифрлауға, сонымен қатар оны шешуге арналған кесте. Ол екі кірісті:
* Ашық мәтіннің одан кейінгі әріпті санау үшін қолданылатын, асты сызылған символ.
* Сол жақ шеткі бағана кілті.
Шифрлау барысында берілген жолға ашық мәтін жазылады, ал астына соған сәйкес кілттік сөз енгізіледі. Егер кілттік сөз хабар мәтінінен аз болса, онда қайталанып жазылады.
Шифрлау кезінде хабар мәтінін жолдың үстінен, ал кілттік сөздің сәйкес әріпін сол жақ шеткі бағанадан табамыз. Жолдың қиылысуы мен сол бағанадан шифрмәтін әрпі ізделінеді.
Егер r ұзындықта кілт болса, онда r жол бар.

Вижинер шифрлау жүйесі бойынша х=(х0, х1,..., хn-1) ашық мәтінін келесі ережемен у=(у0, у1,..., уn-1) шифрмәтінге айналдырады:
ТPI: х=(х0, х1,..., хn-1)-- ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.