6211 Магомедагаев А.А Лаб.3 Вар.1

lab2/consts.json

@@ -0,0 +1,7 @@
+{
+  "m": 8,
+  "pi": [0.2148, 0.3672, 0.2305, 0.1875],
+  "sequence_cpp": "sequence_cpp.txt",
+  "sequence_java": "sequence_java.txt",
+  "result": "result.json"
+}

lab2/gen_cpp.cpp

@@ -0,0 +1,24 @@
+#include <iostream>
+#include <random>
+#include <bitset>
+#include <fstream>
+
+void generate_bit_sequence() {
+  std::random_device rd;
+  std::mt19937_64 gen(rd());
+  std::uniform_int_distribution<int> dist(0, 1);
+
+  std::bitset<128> bits;
+  for (int i = 0; i < 128; ++i) {
+    bits[i] = dist(gen);
+  }
+
+  std::ofstream output_file("sequence_cpp.txt");
+  output_file << bits;
+  output_file.close();
+}
+
+int main() {
+  generate_bit_sequence();
+  return 0;
+}

lab2/gen_java.java

@@ -0,0 +1,13 @@
+import java.io.FileWriter;
+import java.io.IOException;
+
+public class Main {
+    public static void main(String[] args) {
+        StringBuilder bits = new StringBuilder(128);
+        for (int i = 0; i < 128; i++) {
+            bits.append((int) (Math.random() * 2));
+        }
+        String sequence = bits.toString();
+        System.out.println(sequence);
+    }
+}

lab2/main.py

@@ -0,0 +1,27 @@
+from tests import frequency_bit_test, identical_consecutive_bits_test, longest_sequence_of_ones_test
+from work_with_files import read_file, read_json, write_json
+
+
+def main():
+    try:
+        constants = read_json('consts.json')
+
+        sequence_cpp = read_file(constants['sequence_cpp'])
+        sequence_java = read_file(constants['sequence_java'])
+
+        stats = {
+            "C++ frequency bit test": frequency_bit_test(sequence_cpp),
+            "Java frequency bit test": frequency_bit_test(sequence_java),
+            "C++ identical bit sequence": identical_consecutive_bits_test(sequence_cpp),
+            "Java identical bit sequence": identical_consecutive_bits_test(sequence_java),
+            "C++ longest run of ones": longest_sequence_of_ones_test(sequence_cpp,constants['pi'],constants['m']),
+            "Java longest run of ones": longest_sequence_of_ones_test(sequence_java,constants['pi'],constants['m'])
+        }
+
+        write_json(constants['result'], stats)
+
+    except Exception as e:
+        print(e)
+
+if __name__ == '__main__':
+    main()

lab2/result.json

@@ -0,0 +1,8 @@
+{
+    "C++ frequency bit test": 0.8596837951986662,
+    "Java frequency bit test": 0.4795001221869535,
+    "C++ identical bit sequence": 0.2899841563937249,
+    "Java identical bit sequence": 0.39923839789091575,
+    "C++ longest run of ones": 0.26745460619217515,
+    "Java longest run of ones": 0.21815226058275772
+}

lab2/sequence_cpp.cpp

@@ -0,0 +1 @@
+11010011110110000011000011011001010000101001001000001100111101111101001011100011111011110111010110000011101100110000000100111011

lab2/sequence_java.txt

@@ -0,0 +1 @@
+10011101011001000111111110010010101100000100011011110011110001110001010000011111000110001100001110110001000110100010001001010010

lab2/tests.py

@@ -0,0 +1,80 @@
+import math
+
+from scipy.special import gammainc
+
+
+def frequency_bit_test(sequence: str) -> float:
+    """
+    Frequency bit test
+    :param sequence: bit sequence
+    :return: p-value
+    """
+    n = len(sequence)
+    x = 0
+    for i in sequence:
+        match i:
+            case '1':
+                x += 1
+            case '0':
+                x += -1
+
+    s_n = abs(x) / math.sqrt(n)
+    p_value = math.erfc(s_n / math.sqrt(2))
+    return p_value
+
+
+def identical_consecutive_bits_test(sequence: str) -> float:
+    """
+    Test for identical consecutive bits
+    :param sequence: bit sequence
+    :return: p-value
+    """
+    n = len(sequence)
+    zeta = sequence.count('1') / n
+
+    if abs(zeta - 0.5) >= (2 / math.sqrt(n)):
+        return 0.0
+    else:
+        v_n = sum(1 for i in range(n - 1) if sequence[i] != sequence[i + 1])
+        p_value = math.erfc(abs(v_n - 2 * n * zeta * (1 - zeta)) / (2 * math.sqrt(2 * n) * zeta * (1 - zeta)))
+        return p_value
+
+
+def longest_sequence_of_ones_test(sequence: str, pi: list, m: int) -> float:
+    """
+    Test for the longest sequence of ones in a block
+    :param sequence: bit sequence
+    :param pi: list of probabilities
+    :param m: block size
+    :return: p-value
+    """
+    v = [0, 0, 0, 0]
+
+    blocks = [sequence[i:i + m] for i in range(0, len(sequence), m)]
+
+    for block in blocks:
+        counter = 0
+        ones_count = 0
+
+        for i in block:
+            if i == '1':
+                counter += 1
+                ones_count = max(ones_count, counter)
+            else:
+                counter = 0
+        match ones_count:
+            case 0 | 1:
+                v[0] += 1
+            case 2:
+                v[1] += 1
+            case 3:
+                v[2] += 1
+            case _:
+                v[3] += 1
+
+    chi_square = 0
+    for i in range(0, 4):
+        chi_square += (((v[i] - 16 * pi[i]) ** 2) / (16 * pi[i]))
+
+    p_value = gammainc(3 / 2, chi_square / 2)
+    return p_value

lab2/work_with_files.py

@@ -0,0 +1,51 @@
+import json
+
+
+def read_file(file_name: str) -> str:
+    """
+    Reads the contents of the file
+    :param file_name: file name
+    :return: file contents
+    """
+    try:
+        with open(file_name, 'r', encoding='utf-8') as file:
+            return file.read()
+    except FileNotFoundError:
+        raise FileNotFoundError(f"File not found")
+    except IOError:
+        raise IOError(f"Error reading file")
+    except Exception as e:
+        raise Exception("Error: {e}")
+
+
+def read_json(file_name: str) -> dict:
+    """
+    Reads the contents of a json file
+    :param file_name: file name
+    :return: dictionary
+    """
+    try:
+        with open(file_name, 'r', encoding='utf-8') as file:
+            return json.load(file)
+    except FileNotFoundError:
+        raise FileNotFoundError(f"File not found")
+    except IOError:
+        raise IOError(f"Error reading file")
+    except Exception as e:
+        raise Exception("Error: {e}")
+
+
+def write_json(file_name: str, text:float)->None:
+    """
+    Writes the content to a json file
+    :param file_name: file name
+    :param text: text
+    :return: None
+    """
+    try:
+        with open(file_name, 'w', encoding='utf-8') as file:
+            json.dump(text, file, ensure_ascii=False, indent=4)
+    except IOError:
+        raise IOError(f"Couldn't write to a file")
+    except Exception as e:
+        raise Exception("Error: {e}")

lab_3/asymmetric_cripto.py

@@ -0,0 +1,80 @@
+from cryptography.hazmat.primitives import hashes, serialization
+from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import padding, rsa
+from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric.rsa import RSAPrivateKey, RSAPublicKey
+
+
+class AsymmetricEncryption:
+    """ Класс для асимметричного шифрования с использованием алгоритма RSA """
+
+    @staticmethod
+    def generate_rsa_keys() -> tuple[RSAPrivateKey, RSAPublicKey]:
+        """
+        Генерирует пару RSA ключей
+        :return: кортеж из приватного и публичного ключей
+        """
+        private_key = rsa.generate_private_key(
+            public_exponent=65537,
+            key_size=2048
+        )
+        return private_key, private_key.public_key()
+
+    @staticmethod
+    def serialization_asymmetric_public_key(public_key: RSAPublicKey) -> bytes:
+        """
+        Сериализует публичный RSA ключ в PEM формат
+        :param public_key: публичный ключ
+        :return: публичный ключ в PEM формате
+        """
+        pem_public_key = public_key.public_bytes(
+            encoding=serialization.Encoding.PEM,
+            format=serialization.PublicFormat.SubjectPublicKeyInfo
+        )
+        return pem_public_key
+
+    @staticmethod
+    def serialization_asymmetric_private_key(private_key: RSAPrivateKey) -> bytes:
+        """
+        Сериализует приватный RSA ключ в PEM формат
+        :param private_key: приватный ключ
+        :return: приватный ключ в PEM формате
+        """
+        pem_private_key = private_key.private_bytes(
+            encoding=serialization.Encoding.PEM,
+            format=serialization.PrivateFormat.TraditionalOpenSSL,
+            encryption_algorithm=serialization.NoEncryption()
+        )
+        return pem_private_key
+
+    @staticmethod
+    def rsa_encrypt(public_key: RSAPublicKey, data: bytes) -> bytes:
+        """
+        Шифрует данные
+        :param public_key: публичный ключ
+        :param data: данные
+        :return: зашифрованные данные
+        """
+        return public_key.encrypt(
+            data,
+            padding.OAEP(
+                mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
+                algorithm=hashes.SHA256(),
+                label=None
+            )
+        )
+
+    @staticmethod
+    def rsa_decrypt(private_key: RSAPrivateKey, encrypted_data: bytes) -> bytes:
+        """
+        Расшифровывает данные
+        :param private_key: приватный ключ
+        :param encrypted_data: зашифрованные данные
+        :return: расшифрованные данные
+        """
+        return private_key.decrypt(
+            encrypted_data,
+            padding.OAEP(
+                mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
+                algorithm=hashes.SHA256(),
+                label=None
+            )
+        )

lab_3/decrypted_text.txt

@@ -0,0 +1 @@
+У него в пятнадцати верстах от постоялого дворика хорошее имение в двести душ, или, как он выражается с тех пор, как размежевался с крестьянами и завел «ферму», — в две тысячи десятин земли. Отец его, боевой генерал 1812 года, полуграмотный, грубый, но не злой русский человек, всю жизнь свою тянул лямку, командовал сперва бригадой, потом дивизией и постоянно жил в провинции, где в силу своего чина играл довольно значительную роль. Николай Петрович родился на юге России, подобно старшему своему брату Павлу, о котором речь впереди, и воспитывался до четырнадцатилетнего возраста дома, окруженный дешевыми гувернерами, развязными, но подобострастными адъютантами и прочими полковыми и штабными личностями. Родительница его, из фамилии Колязиных, в девицах Agathe, а в генеральшах Агафоклея Кузьминишна Кирсанова, принадлежала к числу «матушек-командирш», носила пышные чепцы и шумные шелковые платья, в церкви подходила первая ко кресту, говорила громко и много, допускала детей утром к ручке, на ночь их благословляла, — словом, жила в свое удовольствие. В качестве генеральского сына Николай Петрович — хотя не только не отличался храбростью, но даже заслужил прозвище трусишки — должен был, подобно брату Павлу, поступить в военную службу; но он переломил себе ногу в самый тот день, когда уже прибыло известие об его определении, и, пролежав два месяца в постели, на всю жизнь остался «хроменьким». Отец махнул на него рукой и пустил его по штатской. Он повез его в Петербург, как только ему минул восемнадцатый год, и поместил его в университет. Кстати, брат его о ту пору вышел офицером в гвардейский полк. Молодые люди стали жить вдвоем, на одной квартире, под отдаленным надзором двоюродного дяди с материнской стороны, Ильи Колязина, важного чиновника.