Валерий Борисок - Delphi. Трюки и эффекты

RecalcAlphabet(1);

mmDecryptMessage.Lines.BeginUpdate;

mmDecryptMessage.Clear;

//дешифруем шифрованный текст построчно

for i := 0 to mmEncryptMessage.Lines.Count – 1 do

mmDecryptMessage.Lines.Add(EncryptDecryptString

(mmEncryptMessage.Lines[i]));

mmDecryptMessage.Lines.EndUpdate;

end

else

MessageDlg('Ошибка: символы подстановки заданы неверно',

mtError, [mbOk], 0);

end;

В итоге мы получили вполне рабочий вариант приложения, способного без особого труда шифровать и дешифровать сообщения. На рис. 12.2 представлен результат работы данного приложения.

Рис. 12.2. Результат работы приложения «Шифр простой подстановки»

12.3. Транспозиция

Следующий шифр, который мы будем рассматривать, называется транспозицией с фиксированным периодом d. В этом случае сообщение делится на группы символов длины d и к каждой группе применяется одна и та же перестановка. Эта перестановка является ключом и может быть задана некоторой перестановкой первых d целых чисел.

Таким образом, для d = 5 в качестве перестановки можно взять 23154. Это будет означать, что т1т2 тЗт4т5т6т7т8т9 тЮ… переходит в т2 тЗт1т5т4т7т8т6т10т9… Последовательное применение двух или более транспозиций будет называться составной транспозицией. Если периоды этих транспозиций d1…., ds, то, очевидно, в результате получится транспозиция периода d, где d – наименьшее общее кратное d1…., ds.

Теперь, зная определение данного шифра, можно перейти к примеру одной из возможных его реализаций. Для этого, как и в предыдущем случае, создадим новое приложение, а на форму поместим те же самые компоненты, за исключением редактора значений и кнопки для генерации перестановки. Вместо них используем следующие компоненты: текстовое поле класса TEdit и еще один компонент класса TLabel с соответствующими HMeHaMHedRearrangement и IbRearrangement. Когда вы закончите, то в результате должно получиться нечто подобное изображенному на рис. 12.3.

Рис. 12.3. Интерфейс программы «Транспозиция с фиксированным периодом»

Текстовое поле edRearrangement предназначено для задания перестановки, которая будет использоваться при шифровании. Перестановка будет задаваться числами, разделенными пробелом, а их количество задаст период транспозиции. По остальному интерфейсу наше приложение аналогично предыдущему.

Стоит отметить одну неприятную особенность данного шифра. Поскольку период фиксирован, то на текст накладывается определенное ограничение. Оно заключается в том, что длина текста должна быть кратна периоду. Существует несколько вариантов решения данной проблемы. Можно дополнять открытый текст какими-либо символами. И тогда зашифровать сообщение не составит труда. Если эти символы заранее определены, то это облегчит задачу противника по вскрытию шифра. Другой вариант – переписать сообщение, используя, например, синонимы, либо удалив часть сообщения, которую легко восстановить из контекста, таким образом, чтобы длина текста стала кратной периоду.

Теперь перейдем к рассмотрению исходного кода нашего приложения. Как и в прошлый раз, начнем с объявления класса необходимых нам типов, а также класса формы. Соответствующий программный код показан в листинге 12.9. Здесь мы ввели целочисленную константу, ограничивающую длину задаваемого периода. В данном случае она равна 100. Нам понадобится помнить саму перестановку, при помощи которой будет осуществляться транспозиция сообщения, поэтому вводится соответствующий тип....

Листинг 12.9.

Объявление типов и класса нашей формы

const

MaxTerm = 100;

type

TRearrangement = array [0..MaxTerm] of Integer;

TfmTransposition = class(TForm)

mmDecryptMessage: TMemo;

mmEncryptMessage: TMemo;

lbDecryptMessage: TLabel;

lbEncryptMessage: TLabel;

lbRearrangement: TLabel;

edRearrangement: TEdit;

btnEncryptMessage: TButton;

btnDecpyptMessage: TButton;

procedure btnEncryptMessageClick(Sender: TObject);

procedure btnDecpyptMessageClick(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

Rear: TRearrangement;

function RecalcRearrangement(nKey: Integer): Boolean;

function GetLine(Lines: TStrings;

nRow, nInd: Integer): String;

procedure EncryptDecrypt(SrcLines, DstLines: TStrings;

nKey: Integer);

public

{ Public declarations }

end;

Теперь перейдем к рассмотрению исходного кода решаемых в данном случае подзадач. Первой функцией, с которой мы начнем, будет функция разбора введенной строки, выделяющая перестановку из нее и проверяющая, является ли она допустимой.

Функция RecalcRearrangement подготавливает перестановку требуемым образом для шифрования либо дешифрования в зависимости от параметра пКеу, который принимает два значения: 0 и 1. Значение 0 указывает на то, что будет производиться шифрование сообщения и дополнительных действий по подготовке перестановки не требуется, за исключением проверки ее корректности. Значение 1, напротив, указывает на то, что будет производиться дешифрование сообщения и требуется еще дополнительно преобразовать перестановку так, чтобы она была симметрична исходной, в этом случае процесс дешифрования ничем не будет отличаться от процесса шифрования.

Чтобы введенная перестановка считалась корректной, необходимо и достаточно выполнить три следующих требования:

• введены только числа через пробел;

• все числа не повторяются;

• числа находятся в диапазоне от 1 до их общего количества.

Проверка первого условия осуществляется следующим образом. Изначально считается, что в строке идут пробелы. Как только пробелы заканчиваются, предполагается, что началось число, и до тех пор, пока мы опять не встретим пробел, выделяем это число. Как только встретили пробел, пытаемся преобразовать выделенную часть из строкового представления в численное. После этого добавляем полученное число к итоговой перестановке. Когда фрагмент кода, в котором находится первый цикл с условием после него, отработает, в массиве Rear будет храниться введенная перестановка (в Rear [0] хранится количество чисел в полученной перестановке). Сразу за первой проверкой осуществляется совместно вторая и третья, то есть проверяется допустимость самих введенных чисел, а также их уникальность. После всех проверок при необходимости осуществляется преобразование исходной перестановки к симметричной.

Для получения симметричной перестановки стоит выполнить нехитрое действие по обмену местами индексов чисел и сами х чисел, то есть если имеется перестановка 3 1 2, то она преобразуется в 2 3 1, так как 1 стоит на втором месте, 2 – на 3,3 – на 1.

Исходный код данной функции приведен в листинге 12.10.

...

Листинг 12.10.

Функция разбора строки и проверки допустимости перестановки

function TfmTransposition.RecalcRearrangement(nKey: Integer):

Boolean;

var

i: Integer;

s: String;

Space: Boolean;

Used: array [1..MaxTerm] of Boolean;

ExRear: TRearrangement;

begin

Result := False;

Rear[0] := 0;

Space := True;

//выделяем каждое слово, разделенное пробелом,

//и преобразуем его к числу

for i := 1 to Length(edRearrangement.Text) do

if (edRearrangement.Text[i] = ' ') and (not Space) then

begin

Inc(Rear[0]);

Rear[Rear[0]] := StrToInt(s);

Space := True;

end

else

if (edRearrangement.Text[i] <> ' ') then

begin

if Space then

begin

Space := False;

s := '

end;

s := s + edRearrangement.Text[i];

end;

if not Space then

begin

Inc(Rear[0]);

Rear[Rear[0]] := StrToInt(s);

end;

//проверяем допустимость полученных чисел

FillChar(Used, SizeOf(Used), False);

for i := 1 to Rear[0] do

if (0 < Rear[i]) and (Rear[i] <= Rear[0])

and not Used[Rear[i]] then

Used[Rear[i]] := True

else

Exit;

//преобразуем перестановку к шифровке, обратной

//для симметричности процесса дешифровки

if nKey = 1 then

begin

ExRear[0] := Rear[0];

for i := 1 to Rear[0] do

ExRear[Rear[i]] := i;

Rear := ExRear;

end;

Result := Rear[0] > 1;

end;

Еще для упрощения алгоритма шифрования необходимо уметь получать часть текста заданной длины, начиная с указанной позиции, в виде одной строки, пропуская все переводы строк. Это действие выполняет следующая описываемая функция. Алгоритм ее работы довольно прост. Изначально в результирующей строке нет ни единого символа. Далее осуществляется двойной вложенный цикл. Цикл верхнего уровня осуществляет изменение значения переменной, начиная с указанной строки до самой последней. Вложенный цикл, в свою очередь, изменяет значение переменной, первый раз начиная с указанной позиции в строке, а в остальных случаях всегда с 1, до длины текущей обрабатываемой строки. Каждый очередной символ добавляется к результирующей строке до тех пор, пока не будет достигнута заданная длина строки, равная периоду транспозиции. Соответствующий код приведен в листинге 12.11.

...

Листинг 12.11. Функция получения части текста заданной длины, начиная с указанной позиции, в виде одной строки

function TfmTransposition.GetLine(Lines: TStrings;

nRow, nInd: Integer): String;

var

i, j, k: Integer;

s: String;

begin

Result := '

s := '

k := nInd;

for i := nRow to Lines.Count – 1 do

begin

for j := k to Length(Lines[i]) do

begin

s := s + Lines[i][j];

if Length(s) = Rear[0] then

begin

Result := s;

Exit;

end;

end;

k := 1;

end;

end;

Подготовительный этап мы рассмотрели, теперь остается рассмотреть основной код программы. Обработчики кнопок Onclick вызывают один и тот же метод и указывают необходимые параметры, чтобы зашифровать либо дешифровать текст сообщения. Процедура EncryptDecrypt в качестве параметров принимает источник текста сообщения, с которым нужно проделать необходимые действия, приемник преобразованного текста сообщения и тип преобразования. Последний параметр принимает одно из двух значений: 0 или 1. Значение О указывает на то, что будет производиться шифрование сообщения. Значение 1 указывает на то, что будет производиться дешифрование сообщения. Процедура EncryptDecrypt выполняет следующие действия. Сначала она пытается подготовить необходимую перестановку и, только если все прошло успешно, переходит к попытке преобразования текста сообщения, но предварительно делает еще одну проверку. Эта проверка заключается в следующем: нужно удостовериться в соответствии общей длины текста накладываемому на нее ограничению, то есть длина обязана быть кратна периоду транспозиции. Если все хорошо, то далее следует код преобразования текста сообщения с использованием подготовленной транспозиции. Для начала приведем исходный код, который находится в листинге 12.12.