Шифрующее кодирование

Вариант 2-го практического задания для групп 110, 111 (2007)

Краткие теоретические сведения

• Краткий материал по алгоритмам генерации псевдослучайных последовательностей чисел.
• Краткий теоретический материал по xor-шифрованию.
• Перенаправление ввода-вывода средствами командного интерпретатора ОС

Постановка задачи

• Реализовать три исполняемых модуля:
  • генератор ключа шифра,
  • шифратор,
  • дешифратор.
• Подготовить отчет, состоящий из следующих пунктов:
  • ФИО, группа
  • Постановка задачи
  • Краткое описание используемых структур данных и структуры алгоритмов
  • Особенности реализации
  • Тесты

Требования к реализации

Генератор ключа шифра

Генератор ключа шифра должен запросить у пользователя желаемую длину L_key шифр-ключа (целое от 16 до 30 000), затем инициализировать алгоритм генератора псевдослучайной последовательности значением сотых долей секунд текущего времени. После чего генератор должен вывести следующую ключевую последовательность байтов в шестнадцатеричном виде (по 2 цифры на байт). Формат следования данных в последовательности может быть, например, таким:

b0	b1	b2	b3	b4	b5	b6	...	b6 + KL
Lkey		Lpreamble		Ltail		Key

где:

• b_i — шестнадцатеричная запись байта последовательности (2 цифры)
• b₀ b₁ — длина ключа L_key,
• b₂ b₃ — длина преамбулы L_preamble,
• b₄ b₅ — длина суффикса L_tail,
• b₆, ..., b_6 + Lkey — байты шифр-ключа Key.

Шифратор

Шифратор должен ввести сгенерированную первым модулем ключевую последовательность, а затем ввести текст, оканчивающийся комбинацией CTRL+Z (символ с кодом 1Аh), и вывести шифр-последовательность в шестнадцатеричном виде, предваренную случайной преамбулой и оканчивающуюся случайным суффиксом. Формат следования данных в шифр-последовательности может быть, например, таким:

b0	...	bLpreamble − 1	bLpreamble	...	bLpreamble + Lcipher − 1	bLpreamble + Lcipher	...	bLpreamble + Lcipher + Ltail − 1
Preamble			Cipher			Tail

Длина преамбулы и суффикса порождается генератором шифр-ключа и содержится в ключевой последовательности.

Дешифратор

Дешифратор, аналогично шифратору, должен сначала ввести ключевую последовательность, затем шифр-последовательность и вывести расшифрованный текст.

Варианты сложности

В качестве возможного усложнения задания предлагается реализовать в шифраторе:

• кодирование входной последовательности алгоритмом сжатия для повышения энтропии шифруемого текста.
• кодирование выходной последовательности избыточным кодом для повышения устойчивости к ошибкам передачи.

Ссылки по теме

• Фог Агнер. Генераторы псевдослучайных чисел.
• Робер Журден. Справочник программиста на персональном компьютере фирмы IBM.
• Дональд Кнут. Искусство программирования. Том 2. Получисленные алгоритмы.