Шрифт:
Листинг 12.21.
Функция дешифрования строки с помощью ключа и криптограммы
function TfmEncryptingAutoKey.DecryptString(strDecryptMsg: String;
var strKey: String): String;
var
i: Integer;
begin
for i := 1 to Length(strDecryptMsg) do
if strDecryptMsg[i] in RusLetters then
begin
strKey := strKey + strDecryptMsg[i];
strDecryptMsg[i] := Chr((((Ord(strDecryptMsg[i]) –
Ord(\'А\')) – (Ord(strKey[1]) – Ord(\'А\'))) + 64) mod 64 +
Ord(\'А\'));
Delete(strKey, 1, 1);
end;
Result := strDecryptMsg;
end;
Обработчики событий OnClick вызывают функцию EncryptDecrypt с необходимыми параметрами. У этой функции всего три параметра. Первый указывает на источник текста сообщения, требующего преобразования, второй указывает на приемник преобразованного текста сообщения. Последний параметр определяет тип преобразования текста сообщения. Если он равен True, то текст сообщения шифруется и помещается в приемник. В противном случае текст сообщения дешифруется и также помещается в приемник. Это происходит следующим образом. Сначала получается ключ, при помощи которого будет осуществляться преобразование текста сообщения. Если ключ некорректен, то выдаем соответствующее предупреждение и больше ничего не делаем. Если ключ корректен, то в зависимости от последнего параметра вызываем соответствующую функцию преобразования для каждой строки источника текста сообщения и добавляем результат в приемник (листинг 12.22).
Листинг 12.22.
Функция шифрования/дешифрования текста сообщения
//bEncrypt = True – шифровать
//bEncrypt = False – дешифровать
procedure TfmEncryptingAutoKey.EncryptDecrypt(SrcLines,
DstLines: TStrings; bEncrypt: Boolean);
var
i: Integer;
strKey: String;
begin
strKey := GetKey;
if strKey <> \'\' then
begin
DstLines.BeginUpdate;
DstLines.Clear;
if bEncrypt then
for i := 0 to SrcLines.Count – 1 do
DstLines.Add(EncryptString(SrcLines[i], strKey))
else
for i := 0 to SrcLines.Count – 1 do
DstLines.Add(DecryptString(SrcLines[i], strKey));
DstLines.EndUpdate;
end
else
MessageDlg(\'Ошибка: ключ задан неверно\', mtError, [mbOk], 0);
end;
procedure TfmEncryptingAutoKey.btnEncryptMessageClick(Sender:
TObject);
begin
EncryptDecrypt(mmDecryptMessage.Lines,
mmEncryptMessage.Lines, True);
end;
procedure TfmEncryptingAutoKey.btnDecpyptMessageClick(Sender:
TObject);
begin
EncryptDecrypt(mmEncryptMessage.Lines,
mmDecryptMessage.Lines, False);
end;
end.
Пример того, как работает полученное нами приложение, показан на рис. 12.7.
Рис. 12.7. Результат работы приложения «Шифр с автоключом»
12.6. Взлом
В заключение мы рассмотрим один из методов вскрытия шифров. Здесь мы попытаемся реализовать приложение, которое будет способно взломать шифр Цезаря. Оно будет основываться на одном довольно распространенном методе криптоанализа, который называется частотным анализом. Суть его заключается в том, что в большинстве осмысленных текстов есть определенная закономерность относительно того, как часто встречаются те или иные буквы. Следовательно, если мы будем знать, как часто встречается та или иная буква в языке, на котором написано сообщение, мы сможем сделать предположение о том, какие буквы зашифрованы в данной криптограмме. Таким образом, нам требуется подсчитать частоту встречи каждой буквы в криптограмме и после этого сопоставить их с частотами букв, которые известны относительно алфавита заданного языка.
Абсолютная частота буквы есть количество раз, которое она встречается в тексте. Относительная частота – это отношение абсолютной частоты символов к общему количеству символов в сообщении. Теперь оговоримся, что наша программа будет взламывать русскоязычные тексты. Поэтому приведем здесь относительные частоты букв русского языка (табл. 12.4).
Таблица 12.4.
Относительные частоты букв русского языка
Теоретическая основа для нашей программы имеется, поэтому перейдем к реализации задуманного. Создадим новое приложение. На форму поместим два компонента классов ТМето с соответствующими HMeHaMHmmDecryptMessage HmmEncryptMessage, TpHTLabel, а также по одному компоненту KnaccoBTEdit и TButton – edKey HbtnHackEncrypting соответственно. Текстовый редактор mmDecryptMessage и текстовое поле edKey сделаем доступными только для чтения, поскольку мы будем вводить лишь зашифрованное сообщение, а ключ и соответствующий открытый текст будет определяться нашей программой. Результат разработки интерфейса программы показан на рис. 12.8.
Рис. 12.8. Интерфейс программы «Шифр Цезаря – взлом»
Осталось лишь реализовать алгоритм по вскрытию криптограммы. Процесс вскрытия шифра часто оказывается задачей трудоемкой и требующей больше усилий, чем при написании приложений, которые шифруют и дешифруют текст сообщения, используя известный ключ. Приведем исходный код приложения, в котором осуществляется объявление необходимых типов, констант и переменных, а также описание формы приложения (листинг 12.23).
Листинг 12.23.
Объявление типов и класса нашей формы
type
//множество всех русских букв
TRusLetters = set of Char;
//исходный алфавит русского языка
TRusSrcAlphabet = array [0..65] of Char;
//относительные частоты русских букв
TRusFrequency = array [0..32] of Real;
TFrequency = array [Char] of Real;
TRusDstAlphabet = array [Char] of Char;
TfmHackEncrypting = class(TForm)
mmDecryptMessage: TMemo;
mmEncryptMessage: TMemo;
lbDecryptMessage: TLabel;
lbEncryptMessage: TLabel;
btnHackEncrypting: TButton;
edKey: TEdit;
lbKey: TLabel;
procedure FormCreate(Sender: TObject);
procedure btnHackEncryptingClick(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
//значение ключа, вычисляемого на основании частотного
//анализа
nHackKey: Integer;
//количество букв русского алфавита в закодированном
//сообщении
nCount: LongInt;
//абсолютная частота букв русского алфавита
//(то есть количество каждой буквы по отдельности)
//в зашифрованном сообщении
AbsFrequency: TFrequency;
//относительная частота букв русского алфавита в шифровке
RelFreqInMsg: TFrequency;
//относительная частота букв русского алфавита
//в русском языке
RelFreqInLang: TFrequency;
RusDstAlphabet: TRusDstAlphabet;
function UpCaseRus(Ch: Char): Char;
procedure RecalcAlphabet(nKey: Integer);
function DecryptString(strDecryptMsg: String;
nKey: Integer): String;
public
{ Public declarations }
end;
const
RusLetters: TRusLetters = [\'Ё\', \'ё\', \'А\'..’я’];
RusSrcAlphabet: TRusSrcAlphabet =
\'АБВГДЕЁЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ\' +
\'абвгдеёжзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя\
//частоты в соответствии с порядком букв в русском алфавите
RusFrequency: TRusFrequency =(
0.063, 0.014, 0.038, 0.013, 0.025, 0.072, 0.072, 0.007,
0.016, 0.062, 0.010, 0.028, 0.035, 0.026, 0.052, 0.090,
0.023, 0.040, 0.045, 0.053, 0.021, 0.001, 0.009, 0.004,
0.012, 0.005, 0.003, 0.015, 0.017, 0.015, 0.002, 0.006,
0.018);
var
fmHackEncrypting: TfmHackEncrypting;
Теперь рассмотрим инициализацию формы приложения. Та таблица, которую мы объявили в виде константы, не очень удобна, поэтому сразу преобразуем ее в другой вид. В новой таблице можно будет, зная только сам символ, получить его относительную частоту для русскоязычных текстов. Как это происходит, показано в исходном коде листинга 12.24.
Листинг 12.24.
Обработчик события формы OnCreate
procedure TfmHackEncrypting.FormCreate(Sender: TObject);
var
i, h: Integer;
begin
h := High(RusSrcAlphabet) div 2;
for i := Low(RusSrcAlphabet) to High(RusSrcAlphabet) do
RelFreqInLang[RusSrcAlphabet[i]] := RusFrequency[i mod h];
end;