Projekt – określenie wymagań

Naszym zadaniem jest opracowanie projektuprojektprojektu. Określmy najpierw wymagania względem implementowanego programu.

Ogólny schemat działania

• Program umożliwia szyfrowanie i deszyfrowanie zadanego ciągu znaków.

• Użytkownik ma do wyboru więcej niż jeden algorytm szyfrowania/deszyfrowania.

• Program wchodzi w interakcję z użytkownikiem.

Algorytmy szyfrowania/deszyfrowania

Przy szyfrowaniu bądź deszyfrowaniu wprowadzonego słowa, użytkownik będzie miał do wyboru dwa algorytmy:

• szyfr Cezara,

• szyfr płotkowy.

Menu i interfejs

• Menu ma być zrealizowane w formie tekstowej.

• Menu będzie zawierało trzy opcje do wyboru:

  • 1. szyfruj,

  • 2. deszyfruj,

  • 3. wyjdź z programu.

• Po wyborze opcji 1. lub 2. użytkownik będzie musiał wybrać algorytm, za pomocą którego chce dokonać szyfrowania lub deszyfracji:

  • 1. szyfr Cezara,

  • 2. szyfr płotkowy.

Wykorzystywane algorytmy

Użytkownik będzie mógł zakodować lub odkodować dany ciąg znaków za pomocą jednego z dwóch algorytmów do wyboru. Zanim przystąpimy do ich implementacji, przypomnijmy krótko, na czym polega każda z tych metod.

Szyfr Cezara

Najważniejsze informacje dotyczące szyfrowania oraz deszyfrowania wiadomości za pomocą szyfru Cezara, a także jego implementacji w języku Java znajdziesz w następujących e‑materiałach:

• Szyfr CezaraPvJJ5fOYkSzyfr Cezara,

• Uogólniony szyfr CezaraP10f30t3TUogólniony szyfr Cezara,

• Szyfr Cezara w języku JavaPXoIdlorxSzyfr Cezara w języku Java

• Uogólniony szyfr Cezara w języku JavaP12KkGBm0Uogólniony szyfr Cezara w języku Java.

Szyfr płotkowy

Najważniejsze informacje dotyczące szyfrowania oraz deszyfrowania wiadomości za pomocą szyfru płotkowego oraz jego implementacji w języku Java znajdziesz w następujących e‑materiałach:

• Wstęp do kryptografiiP1CBubjLEWstęp do kryptografii,

• Wstęp do kryptografii w języku JavaPoHIqE6ZgWstęp do kryptografii w języku Java.

Implementacja projektu

Algorytmy dokonujące szyfrowania i deszyfrowania zostaną zrealizowane w osobnych funkcjach.

Szyfrowanie (szyfr Cezara)

Funkcja realizująca szyfrowanie za pomocą algorytmu Cezara wygląda następująco:

static String szyfrujCezarem(String tekst, int klucz) {
	String wynik = "";
	int ruch = 0;

	if (klucz > 0) {
		if (klucz > 26) {
			klucz = klucz % 26;
		}
		for (int i = 0; i < tekst.length(); i++) {
			ruch = 0;
			if (tekst.charAt(i) + klucz > 90) {
				ruch = (tekst.charAt(i) + klucz) - 26;
			} else {
				ruch = tekst.charAt(i) + klucz;
			}
			wynik += (char)(ruch);
		}
	} else if (klucz < 0) {
		if (klucz < -26) {
			klucz = klucz % -26;
		}
		for (int i = 0; i < tekst.length(); i++) {
			ruch = 0;
			if (tekst.charAt(i) + klucz < 65) {
				ruch = (tekst.charAt(i) + klucz) + 26;
			} else {
				ruch = tekst.charAt(i) + klucz;
			}
			wynik += (char)(ruch);
		}
	} else {
		wynik = tekst;
	}
	return wynik;
}

Szyfr Cezara jest przykładem szyfru podstawieniowegoszyfr podstawieniowyszyfru podstawieniowego.

Deszyfrowanie (szyfr Cezara)

Do deszyfrowania ciągu znaków zakodowanego za pomocą szyfru Cezara wykorzystamy tę samą funkcję, która służy do szyfrowania - szyfrujCezarem(). Przy deszyfrowaniu wartość klucza szyfrującego zostanie zamieniona na liczbę przeciwną. Warto jednak zgodnie z dobrymi praktykami programistycznymi, zaimplementować funkcję deszyfrujCezarem(), która wykorzysta funkcję szyfrujCezarem(), aby odszyfrować zadany tekst. Funkcja ta będzie również odpowiedzialna za zamianę klucza na liczbę przeciwną.

static String deszyfrujCezarem(String tekst, int klucz) {
    return szyfrujCezarem(tekst, -klucz);
}

Szyfrowanie (szyfr płotkowy)

Szyfrowanie zadanego ciągu znaków zostało omówione w e‑materiale Wstęp do kryptografii w języku JavaPoHIqE6ZgWstęp do kryptografii w języku Java). Szyfr ten jest szyfrem przestawieniowymszyfr przestawieniowyszyfrem przestawieniowym. Algorytm opiera się na dwóch pętlach. W pierwszej przechodzimy „zygzakiem” po płotku, zapisując w polach kolejne znaki ciągu do zaszyfrowania. W drugiej pętli przechodzimy wiersz po wierszu i zapisujemy napotkane znaki do zmiennej wynik. Implementacja zakłada, że wysokość płotu (wartość parametru klucz) jest nie mniejsza od 2.

Oto kod całej funkcji wykonującej szyfrowanie metodą płotkową:

static String szyfrujMetodaPlotkowa(String tekst, int klucz) {
	String wynik = "";
	boolean wDol = true;
	Character[][] plot = new Character[tekst.length()][klucz];

	for (int i = 0, j = 0; i < tekst.length(); i++) {
		plot[i][j] = tekst.charAt(i);
		if (j == klucz - 1) {
			wDol = false;
		} else if (j == 0) {
			wDol = true;
		}

		if (wDol) {
			j++;
		} else {
			j--;
		}
	}
	for (int j = 0; j < klucz; j++) {
		for (int i = 0; i < plot.length; i++) {
			if (plot[i][j] != null) {
				wynik += plot[i][j];
			}
		}
	}
	return wynik;
}

Deszyfrowanie (szyfr płotkowy)

Cała funkcja deszyfrowania wygląda tak:

static String deszyfrujMetodaPlotkowa(String tekst, int klucz) {
	String wynik = "";
	boolean wDol = true;
	Character[][] plot = new Character[tekst.length()][klucz];
	for (int i = 0, j = 0; i < tekst.length(); i++) {
		plot[i][j] = 'X';
		if (j == klucz - 1) {
			wDol = false;
		} else if (j == 0) {
			wDol = true;
		}

		if (wDol) {
			j++;
		} else {
			j--;
		}
	}
	for (int i = 0, k = 0; i < klucz; i++) {
		for (int j = 0; j < tekst.length(); j++) {
			if (plot[j][i] != null) {
				plot[j][i] = tekst.charAt(k);
				k++;
			}
		}
	}
	for (int i = 0, j = 0; i < tekst.length(); i++) {
		wynik += plot[i][j];
		if (j == klucz - 1) {
			wDol = false;
		} else if (j == 0) {
			wDol = true;
		}
		if (wDol) {
			j++;
		} else {
			j--;
		}
	}
	return wynik;
}

Oto opis wybranych fragmentów kodu algorytmu deszyfrującego:

• linia 4. – zadeklarowanie dwuwymiarowej tablicy znaków, która będzie pełnić funkcję płotka,

• linie 5.-18. – przejście „zygzakiem” po tablicy dwuwymiarowej i oznaczenie ścieżki znakami „X”,

• linie 19.-26. – przejście tablicy wiersz po wierszu i wstawianie kolejnych znaków zaszyfrowanego ciągu w miejsca oznaczone wcześniej znakiem „X”,

• linie 27.-39. – ponowne przejście „zygzakiem” po tablicy i zapisanie kolejnych wartości do zmiennej wynik,

• linia 40. – zwrócenie zmiennej wynik, będącej odszyfrowanym ciągiem znaków.

Menu programu

Menu będzie oparte na wyświetlaniu użytkownikowi tekstowych komunikatów, informujących go o możliwych do podjęcia wyborach. Przejdź do kolejnej sekcji, w której dokończymy implementację programu, a także przeanalizujemy schemat jego działania.

Słownik