Исследование скорости работы алгоритмов симметричного шифрования. Работа №27274

ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ РАБОТЫ АЛГОРИТМОВ СИММЕТРИЧНОГО ШИФРОВАНИЯ

 

В течение нескольких последних десятилетий криптография — наука о защите информации — переживает невиданный доселе прогресс, обусловленный, как минимум, двумя важными факторами: бурное развитие вычислительной техники и ее повсеместное использование привело к тому, что теперь в подавляющем большинстве случаев криптография защищает именно компьютерную информацию, тогда как раньше криптография была уделом государственных структур. Сейчас криптографические методы защиты могут использовать (и используют) обычные люди и организации, хотя бы для защиты своей собственной переписки от посторонних глаз.

То же самое касается и разработки криптографических алгоритмов — известно множество алгоритмов шифрования, и далеко не все из них разработаны «в недрах спецслужб» или научными институтами — встречаются весьма удачные и широко используемые алгоритмы, разработанные частными лицами.

Среди таких методов можно увидеть алгоритмы симметричного шифрования, которые являются относительно простыми для понимания, поэтому широко используются на практике.

Рассмотрим следующие алгоритмы:

Одноалфавитная замена или шифр Цезаря

[

1

]

.

Мет

од ключа Виженера

[

1

]

.

Блочная перестановка

[

1

]

.

Для сравнения скорости работы алгоритмов разработана программа на языке Pascal в среде программирования PascalABC.NET. Дизайн выполнен с использованием FormsABC – модуля PascalABC.NET (см. Рис 1).

 

Рис.1. Основная форма разработанной программы

Чтобы получить достоверные выводы необходимо шифровать достаточно большие по объему тексты. Для этого в программе и была описана возможность считывать информацию из файла.

Из сети Интернет были взяты книги различных жанров и объемов в формате «.txt». Далее поочередно по используемым алгоритмам производили шифрование и дешифрование этих книг в выбранные пользователем файлы. При этом время работы каждого действия записывали из отчетного поля программы в таблицы 1, 2 и 3, где таблица 1 отражает результаты шифрования алгоритмом Цезаря, таблица 2 – алгоритмом Виженера и таблица 3 – блочного шифрования.

Ниже представлены полученные таблицы:

Таблица 1

Шифр Цезаря

№

Размер текстового файла

Скорость работы алгоритма

 

 

Шифрование

Дешифрование

1.

29,7 КБ

00:00:00.5918911

00:00:00.5577012

2.

126 КБ

00:00:10.9544185

00:00:09.8944089

3.

258 КБ

00:00:43.5355668

00:00:44.0792011

4.

572 КБ

00:04:30.9187584

00:05:43.0176304

5.

693 КБ

00:07:52.8382608

00:07:46.9187829

6.

897 КБ

00:17:56.9548625

00:17:44.1427469

7.

956 КБ

00:16:32.3795791

00:15:59.1593504

8.

1,20 МБ

00:30:03.7389699

00:22:33.2344415

9.

2,00 МБ

01:11:06.1810561

01:02:43.4563943

 

Таблица 2

Шифр Виженера

№

Размер текстового файла

Скорость работы алгоритма

 

 

Шифрование

Дешифрование

1.

29,7 КБ

00:00:00.5631000

00:00:00.5528418

2.

126 КБ

00:00:09.3489971

00:00:08.6395077

3.

258 КБ

00:00:44.5021262

00:00:48.8861910

4.

572 КБ

00:04:27.5748055

00:04:21.3161003

5.

693 КБ

00:08:30.8085245

00:08:07.1316273

6.

897 КБ

00:13:48.6714599

00:13:35.4824542

7.

956 КБ

00:15:08.5759019

00:14:43.1961153

8.

1,20 МБ

00:26:31.2707269

00:29:46.5308892

9.

2,00 МБ

01:05:39.8489538

00:59:59.5993981

 

Таблица 3

Блочное шифрование

№

Размер текстового файла

Скорость работы алгоритма

 

 

Шифрование

Дешифрование

1.

29,7 КБ

00:00:08.3834545

00:00:04.1344058

2.

126 КБ

00:01:35.9413239

00:00:40.1547850

3.

258 КБ

00:02:04.6210909

00:01:50.0015575

4.

572 КБ

00:09:13.4181025

00:09:05.9238948

5.

693 КБ

00:15:17.7460622

00:14:07.3479566

6.

897 КБ

00:25:00.6847517

00:22:35.6848749

7.

956 КБ

00:26:14.7451237

00:24:33.1647255

8.

1,20 МБ

00:42:07.7361589

00:41:23.4059652

9.

2,00 МБ

01:57:25.9998499

01:48:38.1548734

 

Проанализировав таблицы, можно заметить, что при блочном шифровании кодирование текста происходит дольше остальных алгоритмов. При этом существенная разница заметна при кодировании меньших по объему файлов.

Также, если сравнить таблицы «Шифр Цезаря» и «Шифр Виженера», то видно, что время шифрования файлов методом Виженера чуть меньше времени работы алгоритма Цезаря.

Следовательно, можно сделать вывод, что шифрование текстов методом Виженера имеет наибольшую скорость. Так же данный шифр достаточно надежный, так как при нем наблюдается эффект рассеивания статистических свойств исходного текста. Поэтому именно его рекомендуется использовать для личных или рабочих нужд.

 

Литература

 

1. Стариченко, Б. Е. Теоретические основы информатики. Учебник для вузов / Б. Е. Стариченко. – М.: Горячая линия – Телеком, 2016. – 400 с.