Szyfr Bacona

Opis szyfru

Szyfr Bacona to rodzaj steganografii - pozwala ukryć wiadomość niż ją faktycznie zaszyfrować. Metoda wymyślona przez Francisa Bacona w 1605. Do szyfrowania została opracowana specjalna tabelka, która wskazuje jaką literę zamienić na jaką. Znaki takie jak spacja, kropka nie są szyfrowane. Poziom zabezpieczenia danych tym szyfrem jest bardzo niskie.

Implementacja

Szyfrowanie

W celu optymalizacji wykorzystania pamięci naszym pierwszym krokiem będzie policzenie jak długi będzie tekst wynikowy. Funkcja kodująca encodeTxt() będzie przyjmowała argument będący tekstem do zakodowania i zwróci wskaźnik na nowy łańcuch wynikowy, który będzie tekstem zakodowanym.

1. char* encodeTxt (char* text) {
2.   int dl = 0;
3.   for(int i=0; text[i]; i++){
4.     if(text[i]>='a' && text[i]<='z'){
5.       dl+=5;
6.     } else {
7.       dl++;
8.     }
9.   }

(1.) Deklarujemy funkcje encodeTxt(). (2.) Deklarujemy zmienną dl, która będzie przechowywać długość tekstu wynikowego. (3.) Dla każdego znaku w tekście: (4.) sprawdzamy czy jest małą literą: jeśli tak to zwiększamy dl o 5, bo na tyle zostanie zamieniona litera. Jeśli jednak nie jest literą to (7.) zwiększamy długość tekstu wynikowego tylko o jeden.

10.   char* code = new char[dl + 1];
11.   for(int i=0, j=0; text[i]; i++){
12.     if(text[i]>='a' && text[i]<='z'){
13.       if(text[i]>='j') text[i]--;
14.       if(text[i]>='v') text[i]--;
15.       for(int t=16; t>0; t/=2){
16.         code[j++]=(t & (text[i]-'a')) ? 'B' : 'A';
17.       }
18.     } else {
19.       code[j++]=text[i];
20.     }
21.   }

(10.) Deklarujemy tekst wynikowy o długości dl wcześniej wyliczonej. Dodajemy jeden, aby na końcu można było umieścić znak końca tekstu \0. (11.) Rozpoczynamy pętle dla każdego znaku w tekście do zaszyfrowania. Deklarujemy tutaj zmienna i i j. Zmienna i pomoże nam określić, który znak tekstu do zaszyfrowania przeglądamy, a j, który znak w zakodowanym tekście szyfrujemy.

(12.) Jeśli dany znak jest literą to go szyfrujemy. Najprostszym sposobem byłoby wczytać tabelkę do programu i się do niej odwoływać. Niemniej warto zauważyć, że jeśli zamienić A na 0 i B na 1 to otrzymamy kolejne wartości binarne począwszy od 0, więc wystarczy odczytać kolejne bity danej litery, aby zamienić ją na postać binarną i zapisać przy pomocy A i B. Należy zauważyć, że I/J oraz U/V zamieniają się na ten sam zestaw znaków, więc (13.) jeśli znak jest J lub po to musimy odjąć 1, a jeśli (14.) jest on V lub literą po V to znowu musimy odjąć 1.

Do zamiany z liczby na postać binarną posłużymy się operatorem bitowym &. (15. - 17.) Pobieramy kolejno 6, 4, ... , 1 wartość bitu znaku pomniejszonego o znak 'a', ponieważ a ma mieć wartość binarną 0. Jeśli wczytany bit jest 1 to wpisujemy B w przeciwnym wypadku A. Za każdym razem zwiększamy tylko wskaźnik j, który wskazuje, który znak tekstu zaszyfrowanego zapisujemy. Jeśli jednak podany znak nie jest literą to tylko go przepisujemy.

22.   code[dl]='\0';
23.   return code;
24. }

Przed (24.) zwróceniem wyniku (23.) dopisujemy do łańcucha znaków znak końca linii.

Deszyfrowanie

Podczas dekodowania również najpierw ustalimy długość tekstu, a potem zamienimy tekst:

1. char* decodeTxt (char* text) {
2.   int dl = 0;
3.   for(int i=0; text[i]; i++){
4.     if(text[i]=='A' || text[i]=='B'){
5.       i+=4;
6.     }
7.     dl++;
8.   }

(1.) Deklarujemy funkcje. (2.) Deklarujemy zmienną dl, która będzie przechowywać długość tekstu wynikowego. (3.) Dla każdego znaku w tekście, który (4.) jest znakiem A lub B przesuwamy przeszukiwany indeks o 4. Za każdym razem (5.) zwiększamy długość tekstu o 1.

8.   char* code = new char[dl + 1];
9.   for(int i=0, j=0; text[i]; i++){
10.     if(text[i]=='A' || text[i]=='B'){
11.       char character = 'a';
12.       for(int t=16; t>0; t/=2){
13.         if(text[i++]=='B'){
14.           character+=t;
15.         }
16.       }
17.       if(character>='j') character++;
18.       if(character>='v') character++;
19.       code[j++]=character;
20.       i--;
21.     } else {
22.       code[j++]=text[i];
23.     }
24.   }

(8.) Deklarujemy tekst wynikowy o długości dl wcześniej wyliczonej. Dodajemy jeden, aby na końcu można było umieścić znak końca tekstu \0. (9.) Rozpoczynamy pętle dla każdego znaku w tekście do zaszyfrowania. Deklarujemy tutaj zmienna i i j. Zmienna i pomoże nam określić, który znak tekstu do zaszyfrowania przeglądamy, a j, który znak w zakodowanym tekście szyfrujemy.

(10.) Jeśli jest literą A lub B to deklarujemy character do którego będziemy dodawać kolejne odczytane wartości. (11. - 15.) Dla pięciu kolejnych liter sprawdzamy czy znak jest literą B. Jeśli jest to dodajemy wartość t do znaku character. (16. 17.) Pamiętamy o ponownym przesunięciu o tyle ile przesunęliśmy znak podczas szyfrowania. (18.) Wyliczony kod znaku dopisujemy do tekstu wynikowego. (19.) Podczas operacji w (13.) przesunęliśmy indeks na następny znak po 5 do sprawdzenia, dlatego cofamy o jeden, aby podczas kolejnej iteracji wskaźnik wskazywał właściwy kolejny znak.

W przypadku, gdy wczytany znak do zaszyfrowania nie jest literą A lub B to tylko go przepisujemy.

25.   code[dl]='\0';
26.   return code;
27. }

Przed (27.) zwróceniem wyniku (26.) dopisujemy do łańcucha znaków znak końca linii.

Testowanie funkcji

Poniższa funkcja main() wczyta od użytkownika tekst do zaszyfrowania, a następnie wypisze szyfrogram, a potem rozkoduje szyfrogram. Ma to na celu sprawdzenie poprawności działania funkcji.

1. int main () {
2.   char* text = new char[128];
3.   cin.getline(text, 128);
4.   char* encodedTxt = encodeTxt(text);
5.   cout << encodedTxt << endl;
6.   char* decodedTxt = decodeTxt(encodedTxt);
7.   cout << decodedTxt << endl;
8.   delete[] text, encodedTxt, decodedTxt;
9.   system("pause");
10.   return 0;
11. }

• Kod źródłowy Implementacja

Zadania

Zadanie 1

Napisz algorytm o podobnym działaniu, który:

• zamiast A o B użyje 0 i 1 do reprezentacji zakodowanego tekstu
• niech I/J oraz U/V mają oddzielne zestawy znaków reprezentujących

• Kod źródłowy Zadanie 1