Лабораторная работа № 2 Представление информации в ЭВМ

Костанайский филиал

Кафедра социально-гуманитарных и естественнонаучных дисциплин

УТВЕРЖДЕНО

заседанием кафедры СГЕНД

Протокол № ____ от «____» ________ 2015 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

по изучению дисциплины «Информатика»

Костанай 2015 г.

Методические указания для студентов составлены Карасевой Э.М., к.п.н., профессором кафедры социально-гуманитарных и естественнонаучных дисциплин________________

Методические указания для студентов обсуждены на заседании методической комиссии кафедры социально-гуманитарных и естественнонаучных дисциплин.

Протокол № ___ от «____» _________ 2015 г.

Председатель метод. комиссии __________________ И.А. Волошина

Изучение дисциплины требует от студента знания основ компьютерной грамотности, а также логики аргументации и изложения личной позиции к данной проблеме, прилежания и профессионализма. Приступая к изучению дисциплины, продумайте последовательность выполнения заданий, как лабораторных работ, так и СРС.

Методические указания для лабораторных работ

Лабораторная работа № 1 ШИФРЫ И КРИПТОАНАЛИЗ

Время выполнения 2 часа

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:изучение подстановочного шифра и метода частотного криптоанализа.

Введение

Наиболее простой тип криптограмм – это так называемые подстановочные криптограммы. Составляя их, каждой букве алфавита сопоставляют определенный символ (чаще тоже букву) и при кодировании всякую букву текста заменяют на соответствующий ей символ.

Расшифровка (криптоанализ) подобных криптограмм не составляет большой проблемы. Все основывается на том, что различные буквы естественного языка – русского, английского или какого-либо другого встречаются в осмысленных текстах неодинаково часто. Следовательно, тоже самое верно и для сопоставляемых им знаков. В еще большей мере это относится к буквосочетаниям из двух или нескольких букв. Лишь некоторые из них часто употребляются, многие же вообще не употребляются.

Анализируя частоту появления тех или иных знаков и их сочетаний можно с большой уверенностью восстановить буквы зашифрованного текста. Этот метод называется частотным анализом. Он основывается на подсчете частоты появления зашифрованных знаков. В таблице 1 указаны относительные частоты букв русского языка. Буквы Е и Е , а также Ь и Ъ кодируются обычно одинаково, поэтому в таблице они не различаются. Как следует из таблицы наиболее часто встречающаяся буква русского алфавита – это О. Ее относительная частота, равная 0,090, означает, что на 1000 букв русского текста приходится в среднем 90 букв О. В таком же смысле понимаются относительные частоты и остальных букв. В таблицу 1 не включен символ пробел. Его относительная частота наибольшая и равна 0,175.

Таблица 1

Рассмотрим криптограмму :

Для расшифровки подсчитаем сколько раз в криптограмме встречается каждая

буква. Результаты подсчета приведены в таблице 2.

Таблица 2

Наиболее часто встречающийся символ Н скорее всего означает букву О. Сделав такое предположение, рассмотрим следующий по частоте символ М. В криптограмме имеется двубуквенное сочетание МН. Так как Н – это О, то символ М соответствует согласной. Среди согласных в русском языке выделяются по частоте буквы Т и Н. Разберем случай, когда М означает Н.

Если М – это Н, то в сочетании МД, встречающемся в криптограмме , Д скорее всего означает гласную. Из наиболее вероятных для Д вариантов А, Е, И выбираем Е, потому что лишь в этом случае имеющееся в криптограмме слово РКНЕМДД допускает осмысленную расшифровку. Теперь обратимся к сочетанию ЯМЯКЗЖ.

В нем Я может означать лишь гласную А или И. Любые другие возможности заведомо не допускают разумного прочтения слова ЯМЯКЗЖ. Испытаем букву А. Подставляя вместо Я букву А, вместо М – Н, вместо других знаков точки, получим недописанное слово АНА… . В словаре имеется всего лишь несколько слов из 6 букв с таким началом: АНАЛИЗ, АНАЛОГ, АНАНАС, АНАТОМ. Из них годится лишь первое. Если вместо Я подставить букву И, то получится шестибуквенное сочетание с началом ИНИ, но в словаре нет ни одного такого слова.

Расшифрованы еще четыре буквы: Я, К, З, Ж. Они означают соответственно А, Л, И, З. В слове ОНКЖДМ известны все символы кроме первого. Заменяя их буквами, получаем: . ОЛЕЗЕН. Ясно, что неизвестная буква – это П. Значит О расшифровывается как П.

Рассмотрим сочетание РКНЕМДД, означающее .ЛО.НЕЕ. Имеется несколько вариантов его прочтения, один из них – СЛОЖНЕЕ. Следовательно, скорее всего Р – это С, Е - это Ж. Из нерасшифрованных знаков чаще всего встречается С. В соответствии с таблицей 1 среди оставшихся согласных наибольшую частоту имеет Т. Естественно предположить, что С означает Т. Попытаемся восстановить зашифрованный текст, подставляя вместо разгаданных знаков соответствующие им буквы:

.АСТОТН.. АНАЛИЗ ПОЛЕЗЕН НЕ ТОЛ..О .Л. ПО.СТАНО.О.Н.. ..ИПТО..А.. НО .

….И. СЛ..А.. ОН СЛОЖНЕЕ

Ясны по контексту, по крайней мере три слова: .АСТОТН.. означает ЧАСТОТНЫЙ, ТОЛ..О – ТОЛЬКО, .Л. – ДЛЯ. С учетом новой информации текст примет следующую форму:

ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ ПОЛЕЗЕН НЕ ТОЛЬКО ДЛЯ ПОДСТАНО.ОЧНЫ.

К.ИПТО..А.. НО . Д…И. СЛ.ЧАЯ. ОН СЛОЖНЕЕ

Окончательная расшифровка не представляет труда. Текст таков:

ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ ПОЛЕЗЕН НЕ ТОЛЬКО ДЛЯ ПОДСТАНОВОЧНЫХ КРИПТОГРАММ, НО В ДРУГИХ СЛУЧАЯХ ОН СЛОЖНЕЕ.

ЗАДАНИЯ

1. Зашифровать любой текст с помощью подстановочного шифра Цезаря (Он состоит в том, что весь алфавит циклически сдвигается на определенное число букв.) Предложить метод расшифровки более простой, чем частотный анализ.

2. Расшифровать заданный преподавателем текст зашифрованный шифром Цезаря.

3. Зашифровать любой текст с помощью подстановочного шифра. Расшифровать текст методом частотного анализа. Для сбора статистики использовать файл test.txt

4. Расшифровать заданный преподавателем шифртекст методом частотного анализа. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: Файлы с шифртекстом (шифр Цезаря и подстановочный шифр).

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА: Отчет по лабораторной работе должен содержать

1. Описание алгоритма шифрования

2. Описание алгоритма криптоанализа

3. Программы шифрования и дешифрования

4. Расшифрованные тексты

5. Выводы по работе

Лабораторная работа № 2 Представление информации в ЭВМ

Время выполнения 4 часа

Цель работы:научиться переводить числа в те системы счисления, которые использует ЭВМ, подсчитывать объем занимаемой данными информации и уметь переводить значения количества информации из одних единиц измерения в другие.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: