СТРУКТУРА ДАННЫХ СРЕДЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОГРАММНЫМИ МОДУЛЯМИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ КРИПТОГРАФИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Аннотация: в статье приведена структура данных среды управления программными модулями для решения криптографических задач. Представлена классификация данных и приведен пример их организации.

Ключевые слова: метод проб и ошибок, структура данных, дерево решений, лес решений.

Для решения криптографических задач используются различные методы. Например, такие как методы частотного упорядочивания, метод аппроксимации условных распределений биграмм текста, метод детерминированной идентификации символов текста и другие [1-5]. Во многих случаях при поиске решения эти методы могут комбинироваться различными способами. Таким образом, общим методом при решении криптографических задач можно считать метод проб и ошибок.

Результат применения данного метода – дерево решений. В поисках верного решения любой метод криптоанализа может быть применен к любому узлу дерева. Поэтому метод проб и ошибок требует хранения всего дерева решения, что определяет особенность среды, в которой осуществляются функции отдельных криптографических методов и управление ими.

  Такая среда должна включать в себя следующие типы данных:

1. Множество текстов
2. Множество выборок данных
3. Множество эталонных значений
4. Лес решений
5. Множество статистических данных

  Для подготовки данных необходимо:

• Определить структуры всех входных, выходных и вспомогательных файлов.
• Выделить глобальные переменные и определить способы их хранения.
• Сформировать базу данных с четкой файловой структурой.

Все входные и выходные файлы должны иметь стандартизованное название, так как методы решения могут применяться к разным фрагментам выборок данных. Данные в каждом файле должны иметь циклическую структуру. Первым символом в таких файлах является число, обозначающее количество фрагментов цикла. Затем идут стандартизованные блоки входной или выходной информации.

Общей формой представления для всех типов данных является их организация в виде текстовых файлов, а общей формой хранения – их организация на файловом сервере. Это обеспечивает открытый доступ функциональных модулей к данным вычислительной среды.

На рис.1 приведен пример входных данных в виде униграмм. Стандартизованное название файла - inU. Первое число (48) обозначает количество элементов цикла. Далее идут пронумерованные фрагменты, содержащие частотную характеристику соответствующих отрывков текста. В каждом фрагменте указывается мощность алфавита, количество пробелов, сам алфавит и количество каждого символа в тексте соответственно. Алфавит упорядочен по частоте встречаемости символов.

Рисунок 1. Структура файла униграмм

На рис. 2 приведен пример файла решений. Стандартизованное название файла – ouR. Первое число (48) обозначает количество фрагментов текстов, к которым были применены методы идентификации символов. Второе число (5) является количественным показателем узлов в деревьях, не считая корневого. Далее идут пронумерованные фрагменты – деревья решений для выборок данных. В каждом дереве указывается все имеющиеся решения, их индекс, индекс предыдущего узла и метод, которым было получено решение.

Рисунок 2. Структура файла решений

Общее управление файлами среды осуществляется с помощью файлов-таблиц базы данных. Они описывают свойства файлов среды, их структуру и другие необходимые атрибуты. Файлы-таблицы так же являются текстовыми и могут быть легко импортированы в любую реляционную БД. Средствами соответствующей СУБД осуществляется выборка необходимых файлов данных.

Для управления данными файлами был разработан интерфейс Tbase на базе Microsoft Access. Данный интерфейс подгружает в себя файлы-таблицы управления файлами данных вычислительной среды, а по завершению работы осуществляет их выгрузку на файловый сервер. Данный интерфейс не хранит в себе непосредственно файлы, содержащие тексты и их фрагменты, а также различные их характеристики. Tbase может осуществляет доступ к входным данным: запускает файл в текстовом редакторе; добавлять или удалять входные данные. Также Tbase позволяет осуществлять административные функции, такие как добавление/удаление пользователей и т.д.

Рисунок 3. Интерфейс Tbase

Рисунок 4. Доступ к данным среды через Tbase

Список литературы:

1. Chen Jian, Rosenthal Jeffrey S. Decrypting classical cipher text using Markov chain Monte Carlo // Statistics and Computing.  2011. vol. 22. no. 2. pp. 397—413.
2. Jakobsen T. A fast Method for Cryptanalysis of Subsittution Ciphers // Cryptologia. vol.19. no 3. 1995. pp. 265-274.
3. Jason Brownbridge Decrypting Substitution Ciphers with Genetic Algorithms // Department of Computer Science. University of Cape Town. 2007.  p.12
4. Бабаш А.В., Баранова Е.К. Криптографические методы и средства информационной безопасности //  М. 2010.
5. Котов Ю.А.  Детерминированная идентификация буквенных биграмм в русскоязычном тексте // Труды СПИИРАН. 2016. Вып. 44. C. 181-197.