Столбчатые фундаменты: что это такое, применение для каркасного дома, плюсы и минусы, фото опорно- бетонного основания, виды, размеры, схема устройства столбов

Сегодня я продолжу серию статей о фундаментах и рассмотрю такой тип, как опорно-столбчатый.Мы узнаем, где такой фундамент применяется, обсудим его достоинства и недостатки. Так же Вы узнаете о том, как можно сэкономить на чужом труде и заложить его своими руками.     На сегодняшний день, столбчатый фундамент очень популярен среди частных застройщиков, учитывая его дешевизну и простоту заложения.

Содержание статьи:

Как я уже неоднократно говорил, этап заложения фундамента является одним из самых ответственных этапов строительства всего дома. А учитывая то, что опорно-столбчатый — самый «слабый» из семейства фундаментов, имеющий самую маленькую несущую способность, по сравнению с его конкурентами, к его заложению необходимо подойти еще с большей ответственностью, не смотря на то, что сам процесс заложения очень прост.

Что такое опорно-столбчатый фундамент и его отличие от других видов

---

Столбчатый фундамент — некоторое количество бетонных столбов, зарытых в грунт на определенную глубину (какая должна быть глубина заложения и какое количество столбов – об этом поговорим чуть далее). Сверху эти столбы жестко связываются ростверком.
В качестве ростверка, как правило, используются бетонные, либо деревянные балки, в некоторых случаях ростверк заливается бетоном и является монолитной жесткой железобетонной конструкцией.
Как уже говорилось выше, у опорно-столбчатого фундамента очень малая несущая способность, даже по сравнению с такими как мелкозаглубленный и незаглубленный ленточный фундамент, не говоря уже о монолитной плите. Но несмотря на это, при технически правильном подходе, он будет достаточно прочным, надежным и очень недорогим решением для некоторых типов домов, тем более что заложить его своими руками будет не так уж и сложно.

Где и как используется опорно-столбчатый фундамент

Из-за своих конструктивных особенностей опорно-столбчатый фундамент подходит не для всех типов домов. Из-за его малой несущей способности, основным условием для постройки дома на таком фундаменте является небольшой вес. А из-за малой устойчивости – дом должен быть построен из материала прочного на разрыв.
Также, опорно-столбчатый фундамент не подходит для тех домов, в которых планируется подвальное помещение, так как устроить его у Вас, скорее всего, не получится.

Учитывая вышесказанное, можно сделать вывод, что столбчатый фундамент подходит только для деревянных домов, каркасных, каркасно-щитовых или подобных. Тяжелые дома из блоков или кирпича, я бы на таком фундаменте строить не стал, учитывая его особенности.

После того, как мы определились для каких домов подходит такой тип фундамента, давайте разберемся в какой грунт его можно закладывать, а в какой нет.

Подходящий грунт для опорно-столбчатого фундамента

---

Подбирая подходящий фундамент для своего частного дома, многие не берут во внимание грунт на строительном участке, но это очень большая ошибка.
Грунт, в который закладывается будущая основа для дома, играет огромнейшую роль в технических характеристиках фундамента, начиная от выбора его типа, заканчивая глубиной его заложения и размером столбов.
В первую очередь, грунт на строительном участке, где будет закладываться опорно-столбчатый фундамент, должен быть неподвижен, так как подвижный грунт придаст такому фундаменту значительную неустойчивость.

Иногда, устройство такого фундамента будет целесообразным, если верхний слой грунта подвижен и слаб, а постоянные и твердые породы грунта находятся значительно глубже на 1 – 1,8 м. Тогда необходимо закладывать столбы так, чтобы их основание располагалось в «хорошем» грунте.

Несущая способность самого грунта так же играет большую роль в выборе именно столбчатого фундамента. Такие грунты как торфяные, глинистые, содержащие в себе много воды, грунты дающие большую усадку – совершенно не подходят для любых столбчатых фундаментов. На таком грунте столбы будут в плане усадки вести себя по-разному, что приведет, со временем, к перекосу всего дома. Даже если дом будет деревянный, это может пагубно повлиять на дверные и оконные проемы и т.п.

Глубина заложения опорно-столбчатого фундамента

Глубина заложения столбов фундамента полностью зависит от региона, а конкретно — от глубины, на которую промерзает грунт на строительном участке.

Закладывать опорно-столбчатый фундамент своими руками всегда следует ниже глубины промерзания, для того, чтобы исключить воздействия прямых сил пучения грунта на основу столбов, защитив себя, тем самым, от различного рода «перекосов» как самого фундамента, так и всей постройки в целом.

Какое количество столбов необходимо для заложения фундамента

Столбы должны располагаться под всеми углами дома, а также в местах наибольших нагрузок, таких как пересечение стен (как внутренних, так и наружных), в местах дополнительных нагрузок.
При выборе количества столбов необходимо основываться на том, что столбы должны располагаться под всеми стенами дома, а расстояние между их осями должно не превышать 1,5 – 2 м.
Но это еще не все, очень часто закладываются дополнительные столбы внутри дома, для придания дополнительной жесткости полу.
А что будет, если построить кирпичный дом на опорно-столбчатом фундаменте?
Если построить дом из кирпича на опорно-столбчатом фундаменте, существует большая вероятность того, что столбы будут давать не равномерную усадку по грунту, и в лучшем случае, стены такого дома будут постоянно в трещинах. Это при том, что грунт, в котором заложен такой фундамент будет очень хорошим.
О худшем и говорить не хочется, так как при большой разнице в усадке опорных столбов, стены кирпичных домов могут просто не выдержать нагрузки на разрыв, и даже армирование стен не изменит ситуацию.

Заливка опорно-столбчатого фундамента своими руками

---

Вообще процессы заложения любых фундаментов своими руками не так сложен, как кажется на первый взгляд, а устройство опорно-столбчатого — самый простой из них.
Первый вопрос, возникающий в устройстве опорно-столбчатого фундамента своими руками – с чего начать?
А начинать необходимо, как и при устройстве любой другой опоры для дома, с очистки участка и его разметки.

Этапы заложения опорно-столбчатого фундамента

Очистка участка и разметка поля
Первым этапом заложения фундамента является уборка лишней травы и мусора с части участка, где будет построен будущий дом. Чистый участок позволит правильно произвести разметку дома, копку, да и вообще на очищенном участке гораздо приятнее работать.
После того, как участок почищен, необходимо провести разметку периметра дома и внутренних стен. Процесс разметки будущего строения практически не зависит от типа фундамента под дом и производиться для всех домов одинаково.
Разметка столбов под дом
Когда все стены размечены, необходимо обозначить места для будущих столбов. Как уже говорилось, расстояние между столбами зависит от длины стен, грунта, толщины столбов, типа постройки, и не должно превышать 2м, но, как правило, расстояние между столбами закладывают около 1,5 м.

Не забывайте, что столбы должны подпирать не только внешние стены, но и внутренние. Так же столбы устраиваются в местах повышенных нагрузок, таких как пересечение стен, углы и т.д. А в некоторых случаях, дополнительные столбы устраиваются внутри дома для подпорки пола и придания ему жесткости.

Удаление грунта для заливки столбов
После всех проведенных разметок пора приступить к бурению столбов, либо их копке. Если будете бурить, то это лучше всего делать с помощью спецтехники, так будет быстрее и удобнее, но это, как правило, стоит не дешево.
Бурение можно производить и ручным бензобуром, но если у Вас его нет, и попросить не у кого, то необходимо посчитать, что для Вас будет выгоднее – купить бензобур с насадками, либо воспользоваться услугами спецтехники.

Для того, чтобы практически исключить действие касательных сил пучение на столбы, необходимо чтобы снаружи эти столбы были гладкими. Этим самым мы значительно уменьшим «движение» столбов.

Для этого лучше всего использовать асбестовые трубы, они вставляются в скважины и будут служить несъемной опалубкой для будущего фундамента.
Армирование опорно-столбчатого фундамента
Армируются столбы арматурой диаметром 8 – 12 мм, в зависимости от их толщины, материала из которого построен дом и т.д. Армирование, так же, как и другие этапы устройства фундамента, не сложный процесс, который с легкостью можно произвести своими руками.
Я думаю, стоит отметить, что армирование опорно-столбчатого фундамента лучше производить с помощью стальной арматуры, применение стеклопластиковой арматуры — я бы не рекомендовал.
Арматура располагается вертикально по всей длине столбов, а для того, чтобы в последствие их связать ростверком, она выпускается на 15 – 20 см выше заливки бетона.
Этап заливки бетона своими руками
Заливаются столбы, как правило, обычным бетоном марки не ниже М-200, а для этого необходимо соблюдать состав и пропорции бетона для фундамента. Так как бетона нам понадобится не так много, как для других типов фундамента, его можно приготовить своими руками с помощью бетономешалки.
Покупка бетона выйдет немного дороже, а учитывая небольшой объем заливки, стоимость его доставки на участок станет немалой частью всех затрат на его покупку. Учитывая это, можно сделать вывод, что этап заливки бетона для опорно-столбчатого фундамента, не будет большой проблемой и его с легкостью можно будет освоить своими руками.

Помните! Бетон набирает прочность в течение 28 суток, это при том, что температура окружающего воздуха будет в районе +20 градусов. Другими словами — опорно-столбчатый фундамент будет полностью готов к следующим этапам строительства через 28 дней!

Источник: postroj-sam.ru

Столбчатые фундаменты и их применение

Столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент является наиболее дешевым и простым в возведении. Ему отдают предпочтение при строительстве как производственных и общественных зданий, так и одноэтажных дачных построек. Но по ряду причин применение столбчатых фундаментов имеет ограничения и не учитывать их нельзя.

 

 

Столбчатые фундаменты относятся к типу отдельных фундаментов на естественном основании и представляют собой столбы с развитой опорной частью (подошвой), передающие сосредоточенные нагрузки от колонн, углов зданий, опорных рам, балок, арок, ферм и других несущих конструкций сооружения. На столбчатых фундаментах возводят лишь достаточно легкие сборно-каркасные дома, из бруса и бревен, а также стойки заборов. При высокой неоднородности грунта основания или его большой просадоточности от использования такого типа фундамента для дачных строений лучше вообще отказаться. На слабо несущих грунтах столбы сильно и неравномерно проседают.

К разметке таких фундаментов предъявляются повышенные требования. Для просадочных грунтов и характеризующихся морозным пученьем они не годятся

Правда, этот тип фундамента широко используют для объектов промышленного и общественного назначения: большие одноэтажные здания, в которых несущими конструкциями служат колонны, а наружные стены — лишь ограждающим контуром. Но в этом случае столбчатые фундаменты имеют особо усиленную конструкцию, большое заглубление и сильно развитую подошву.

Столбчатые фундаменты делают сборными из готовых бетонных блоков, монолитными и из камня (кирпич, бути пиленый камень) на цементном растворе. В сечении они могут быть квадратными или круглыми: зависит от конструкции выбранной опалубки, в которой их отливают из бетона или формы уже готовых бетонных блоков для сборного варианта.

Если на столб должна опираться колонна (промышленные и общественные здания), то в его верхней части делаю углубление — «стакан». В отдельных случаях вместо «стакана» ставят анкерный крепеж для жесткого соединения столба с опираемой конструкцией. Столбчатые фундаменты, в зависимости от своей конструкции, подразделяются на стаканные и бесстаканные. Причем, стаканные выполняют только в бетоне, а бесстаканные — из бетона и камня.

Столбчатый фундамент стаканного типа оптимален для стоек забора. Столб можно отпито заранее или прямо в отрытом под него колодце. В опорной части (подошва) он имеет расширение.

 

Устройство столбчатого фундамента

Заложение такого фундамента под несущий каркас будущего строения, как правило, делают открытым способом, в предварительно отрытых колодцах или траншеях ниже глубины промерзания грунта: разжиженный грунт и воду удаляют со дна, делают подсыпку из песка или щебня толщиной не более 10 см и трамбуют. Сперва заливают в опалубке (или монтируют из блоков) подошву фундамента, затем — столб (можно сложить из камня).

Площадь подошвы выбирают (рассчитывают специалисты) в зависимости от передаваемой на грунт нагрузки и его просадочности. При больших нагрузках на столбчатый фундамент его армируют (усиливают). Для относительно легких построек (одноэтажных) и сооружений от армирования можно отказаться. Но конструкция столба должна быть такой, чтобы эпюра распределения в нем нагрузки имела угол наклона более 60°. Если угол меньше, неармированная подошва разрушится. Колодец (траншею) с готовым столбчатым фундаментом обратно засыпают песком, послойно и трамбуя.

Нагрузка на столбчатый фундамент определяет его размеры и конструкцию. Оптимальное восприятие нагрузки фундаментом и перенос ее на грунт основания показан на эпюре сопротивления: угол 60° и более гарантирует запас прочности даже не армированному фундаменту, менее 60° фундамент требует усиления армированием

Для столбчатого фундамента важно чтобы его подошва находилась ниже глубины промерзания грунта. Но при его возведении не всегда удается понизить уровень грунтовых вод ниже глубины промерзания. Поскольку бетонные работы в таких условиях весьма затруднительны, столбчатые фундаменты лучше делать сборными из готовых бетонных блоков, укладываемых на цементный раствор. Для подошвы следует использовать армированные блоки.

 

Ошибки при устройстве столбчатого фундамента

Коснемся лишь дачного строительства, где самой распространенной ошибкой в устройстве столбчатого фундамента является отсутствие в нем развитой опорной части (подошвы). Связано это с тем, что стремясь снизить трудоемкость работ, столбы фундамента заливают из бетона в выбранных в грунте вертикальных колодцах равного сечения: выкапывают или бурят вертикальный канал, стенки которого обкладывают рубероидом или погружают в грунт трубу обсадным способом и заливают туда раствор. Как правило, такие столбы начинают быстро и неравномерно проседать даже при весьма хорошем грунте основания.

Если вы выбрали именно эти технологии возведения столба, рекомендуем нижнюю часть колодца хоть немного расширить: аккуратно выбирая грунт из стенок небольшой лопаткой или трамбуя его ниже окончания обсадной трубы. Но форма и размеры всех таких колодцев для одной постройки должны быть идентичны. Иначе не избежать неравномерной осадки столбчатого фундамента даже в хорошем грунте.

Столбчатый фундамент на просадочных грунтах (илистых или торфяных) — дом интенсивно и длительный период погружается в грунт даже при развитых подошвах в основании столбов.

Столбчатый фундамент возводят на глинистых грунтах с морозным пученьем. Зимой такая постройка на таком фундаменте не в состоянии компенсировать выталкивающее действие сил даже от незначительного морозного пученья: столбы поднимаются из грунта и уходят в сторону, даже с подошвами, заложенными ниже глубины промерзания. Эго явление можно наблюдать после каждой зимы на стойках заборов, установленных на столбчатых фундаментах, но их подправить намного легче, чем заваливающийся дом.

Допускаются ошибки и при разметке столбчатого фундамента. Поскольку столбы заводят под места локальных нагрузок от несущих конструкций постройки (стойки колонны или балки опорной рамы), важно чтобы они имели центральное загружение и были строго вертикальны. В противном случае, в передаваемой на столб нагрузке возникает боковая составляющая, которая уводит его в сторону. К аналогичным последствиям может привести недостаточное количество столбов под нагруженной балкой: балка прогибается и передает на столбы боковое усилие.

 

Можно ли исправить допущенные ошибки, если дом уже построен?

Рекомендуется на столбчатом фундаменте возводить дома из бревен и бруса или сборно-каркасные и не более.

Во-первых, в силу своей конструкции, такие дома передают на каждый столб одинаковые нагрузки.

Во-вторых, если фундамент все-таки уходит в грунт, да еще и неравномерно, такие дома можно выправить:

• под нижний венец сруба или опорную раму подводят домкраты (над столбами) и приподнимают или выравнивают дом; столбы наращивают и выравнивают по уровню бетонным раствором или каменной кладкой;
• после набора бетоном необходимой прочности, дом равномерно опускают домкратами на столбы.

При необходимости, такие дома выдержат не один подобный ремонт. Эти работы доверяют только специалистам.

 

 

 

 

Что бы еще почитать?

фондов науки о данных: выбор правильной базы данных

Детали курса

За последние несколько лет в мире баз данных появилось множество новых типов баз данных: документ, ключ-значение, график и столбец. Кроме того, профессионалы в области науки о данных также могут использовать в качестве опции старый гигант — системы управления реляционными базами данных (RDBMS). Типичные варианты использования науки о данных и аналитики теперь распространились на текст, социальные сети, Интернет вещей и облако.Учитывая все это, как выбрать правильную базу данных для вашего конкретного проекта в области науки о данных? Этот курс может помочь, поделившись тем, что вам нужно знать, чтобы принять обоснованное решение.

Кумаран Поннамбалам начинает с обсуждения роли баз данных в науке о данных, а также ключевых функций и требований к производительности для баз данных в этой области. Затем Кумаран рассматривает различные типы баз данных, рассказывая о сильных и слабых сторонах каждой из них. В заключение он рассматривает конкретные варианты использования и показывает, как выбрать лучшую технологию баз данных для каждой ситуации.

инструктор

• Кумаран Поннамбалам

  Руководитель и автор AI / Big Data

  Кумаран Поннамбалам работает с данными более 20 лет.

  Он создал корпоративные и облачные приложения, которые собирают данные для получения значимой информации для своих потребителей. Данные всегда интриговали Кумарана, и он всегда искал способы добывать, управлять и справляться с этим. Его основная область интересов — использование аналитики для решения бизнес-задач. В последнее время он проявил большой интерес к созданию качественных курсов, позволяющих людям понимать и использовать данные. Аналитика больших данных быстро развивается, но ему не хватает качественного образования, особенно в прикладных областях, и он хочет внести свой вклад в это.

  Узнать больше Видеть меньше

Навыки, описанные в этом курсе

Зрители этого курса

6,777 человек смотрели этот курс

Что они делают

Разработчик программного обеспечения и менеджер по технологиям

Где они работают

Связанные курсы

,

Что уникального в столбчатой ​​базе данных? | FlyData

Ищете подходящую технологию баз данных для использования? К счастью, существует множество технологий баз данных на выбор, включая реляционные базы данных (MySQL, Postgres), NoSQL (MongoDB), столбчатые базы данных (Amazon Redshift, BigQuery) и другие. У каждого варианта есть свои плюсы и минусы, но сегодня давайте рассмотрим, в чем уникальность столбцовых баз данных, сравнив их с более традиционными строковыми базами данных (например, MySQL).

Источник изображения

Строчная база данных

Традиционные базы данных хранят данные по каждой строке.Поля для каждой записи сохраняются последовательно. Допустим, у вас есть такая таблица:

  + ---- + -------------- + ---------------------- + ---- ------ + ------------- + ------------ + ----------- + ---- - +
| ID | имя | адрес | почтовый индекс | телефон | город | страна | возраст |
+ ---- + -------------- + ---------------------- + ------ ---- + ------------- + ------------ + ----------- + ----- +
| 1 | Бенни Смит | Уоркхейвен Лейн, 23 52683 | 14033335568 | Летбридж | Канада | 43 |
| 2 | Кейт Пейдж | 1411 Lillydale Drive | 18529 | 16172235589 | Вудридж | Австралия | 26 |
| 3 | Джон Доу | Бумажный бул. 1936 г.| 92512 | 14082384788 | Санта-Клара | США | 33 |
+ ---- + -------------- + ---------------------- + ------ ---- + ------------- + ------------ + ----------- + ----- +
  

Эта двумерная таблица будет храниться в строковой базе данных, например:

  1, Benny Smith, 23 Workhaven Lane, 52683,14033335568, Lethbridge, Canada, 43; 2, Keith Page, 1411 Lillydale Drive, 18529,16172235589, Woodridge, Australia, 26; 3, John Doe, 1936 Paper Blvd., 92512,14082384788, Санта-Клара, США, 33;
  

Как видите, поля записи сохраняются одно за другим, затем сохраняются поля следующей записи, затем следующие, и так далее…

База данных столбцов

Сравните приведенное выше с тем, как столбцовая база данных будет хранить эти данные:

  1,2,3; Бенни Смит, Кейт Пейдж, Джон Доу; 23 Workhaven Lane, 1411 Lillydale Drive, 1936 Paper Blvd.; 52683,18529,92512; 14033335578,16172235589,14082384788; Летбридж, Вудридж, Санта-Клара; Канада, Австралия, США; 43,26,33;
  

Каждое поле хранится в столбце , так что каждый «id» сохраняется, затем столбец «name», затем «почтовые индексы» и т. Д. Итак, какие последствия есть при хранении данных в виде столбцов?

Преимущества столбчатых баз данных и недостатки

Основное преимущество, которое вы можете получить, сохраняя данные в базе данных, ориентированной на столбцы, состоит в том, что некоторые из ваших запросов могут стать действительно быстрыми .Представьте, например, что вы хотите узнать средний возраст всех ваших пользователей. Вместо того, чтобы искать возраст для каждой записи строка за строкой (строчная база данных), вы можете просто перейти к области, где хранятся «возрастные» данные, и прочитать только те данные, которые вам нужны. Таким образом, при запросе столбчатое хранилище позволяет очень быстро пропустить все нерелевантные данные.

По строкам:

  1, Benny Smith, 23 Workhaven Lane, 52683,14033335568, Lethbridge, Canada, 43; 2, Keith Page, 1411 Lillydale Drive, 18529,16172235589, Woodridge, Australia, 26; 3, John Doe, 1936 Paper Blvd., 92512,14082384788, Санта-Клара, США, 33;
  

В столбце:

  (пропустить) 43,26,33;
  

Следовательно, запросы агрегации (запросы, в которых вам нужно только искать подмножества ваших общих данных) могут стать действительно быстрыми по сравнению с базами данных, ориентированными на строки. Кроме того, поскольку тип данных для каждого столбца одинаков, вы получаете лучшее сжатие при запуске алгоритмов сжатия для каждого столбца (что сделало бы запросы еще быстрее). И это усиливается по мере того, как ваш набор данных становится все больше и больше.Вы можете подумать: «А что, если мне нужно запросить несколько значений для каждого пользователя? Агрегация — это здорово, но моему приложению нужно отображать данные для каждого отдельного пользователя ?? » Вы были бы на месте. Во многих случаях вам действительно нужно несколько полей из каждой строки. И столбцовые базы данных обычно не подходят для таких запросов. Чем больше полей вам нужно прочитать для каждой записи, тем меньше преимуществ вы получите от хранения в режиме, ориентированном на столбцы. Фактически, если ваши запросы предназначены только для поиска значений, специфичных для пользователя, строковые базы данных обычно выполняют эти запросы намного быстрее.

Еще одна вещь, которую следует учитывать при хранении по столбцам, заключается в том, что запись новых данных может занять больше времени. Если вы вставляете новую запись в базу данных, ориентированную на строки, вы можете просто записать ее за одну операцию. Но если вы вставляете новую запись в базу данных по столбцам, вам нужно писать в каждый столбец один за другим. В результате загрузка новых данных или обновление многих значений в столбчатой ​​базе данных может занять гораздо больше времени (возможно, больше, чем вы ожидаете). Вот почему вам обычно нужна строковая база данных, такая как MySQL, на которой выполняется серверная часть вашего веб-приложения и т. Д.И как только ваше приложение станет огромным, вы также захотите рассмотреть возможность наличия столбчатой ​​базы данных, такой как Amazon Redshift, для выполнения ваших аналитических запросов BI (бизнес-аналитики) (которые обычно состоят из запросов агрегирования). Мы видели, как многие компании, выпускающие мобильные игры или веб-приложения, пережили такой же переход.

Заключение

Подводя итог, столбчатые базы данных подходят для:

• Запросы, содержащие всего несколько столбцов
• Запросы агрегирования для огромных объемов данных
• Сжатие по столбцам

Но не так хороши в:

• Инкрементная загрузка данных
• Использование онлайн-обработки транзакций (OLTP)
• Запросы только по нескольким строкам

В этом посте мы очень быстро просмотрели различия между столбцовыми и строковыми базами данных, но для тех из вас, кто хочет погрузиться в подробности, посетите эти ресурсы, которые имеют подробные объяснения по столбчатым базам данных:

Как FlyData может помочь

Чтобы интегрировать транзакционные функции ваших баз данных RDS, MySQL или PostgreSQL с аналитической производительностью Amazon Redshift, FlyData обеспечивает непрерывную репликацию между вашими различными конечными точками почти в реальном времени.FlyData Sync — это чрезвычайно интуитивно понятный, но мощный и экономичный способ интеграции ваших транзакционных баз данных и хранилищ аналитических данных в единый интерфейс без ручного написания сценариев.

Вы можете начать 14-дневную бесплатную пробную версию и начать синхронизацию данных в течение нескольких минут. Если у вас возникнут вопросы о FlyData и о том, как мы можем помочь вам ускорить ваш сценарий использования и переход на Amazon Redshift, свяжитесь с нами по адресу [email protected].

,

Уникальная организация данных — CarbonData

• Перейти к содержанию
• Перейти к панировке
• Перейти к меню заголовка
• Перейти к меню действий
• Перейти к быстрому поиску

Связанные приложения

Загрузка…

• пространства

• Нажмите Enter для поиска

• Помогите
  • Онлайн помощь
  • Горячие клавиши
  • Feed Builder
  • Что нового
  • Доступные гаджеты
  • О Confluence
• Авторизоваться
• зарегистрироваться

CarbonData

• Страницы
• Блог

Дерево страниц

Практическая криптография

Введение §

Столбчатый шифр транспонирования — довольно простой и легко реализуемый шифр. Это транспозиция шифр, который следует простому правилу смешивания символов в открытом тексте для формирования зашифрованного текста.

Хотя сам по себе он слаб, его можно комбинировать с другими шифрами, такими как подстановка шифр, комбинацию которых труднее взломать, чем любой другой шифр по отдельности. Шифр ADFGVX использует столбчатое транспонирование для значительного повышения безопасности.

Пример §

Ключом столбцового шифра транспонирования является ключевое слово, например НЕМЕЦКИЙ. Используемая длина строки то же, что и длина ключевого слова. Чтобы зашифровать фрагмент текста, например

 оборонять восточную стену замка 

записываем его особым образом в несколько строк (ключевое слово здесь НЕМЕЦКИЙ):

 Г Е Р М А Н
d e f e n d
т е е а с
т ш а л л о
f t h e c a
с т л е х х 

В приведенном выше примере открытый текст был дополнен так, чтобы он аккуратно вписывался в прямоугольник.Это называется обычным столбчатым транспонированием. При неправильном столбчатом транспонировании эти символы остаются пустыми, хотя это немного затрудняет расшифровку. Столбцы теперь переупорядочены таким образом, чтобы буквы в ключевом слове располагались в алфавитном порядке.

 A E G M N R
н е д е д е
а х т е с е
l w t l o a
c t f e a h
х т с е х л 

Зашифрованный текст считывается по столбцам:

 nalcxehwttdttfseeleedsoaxfeahl 

Пример шифра транспонирования столбцов в JavaScript §

Это реализация на языке JavaScript шифра транспонирования столбцов.Эта реализация дополняет открытый текст, чтобы его длина была кратна длине ключа.

Обычный текст
атака на рассвете

ключевое слово = символ заполнения =

Шифрованный текст

Другие реализации §

Чтобы зашифровать свои собственные сообщения на Python, вы можете использовать модуль pycipher. Чтобы установить его, используйте pip install pycipher. Чтобы зашифровать сообщения с помощью шифра транспонирования столбцов (или другого шифра, см. Документацию здесь):

 >>> из pycipher import ColTrans
>>> КОЛЬТРАНС ( "HELLO").encipher ('защищать восточную стену замка')
'ETSLELDDALHTFHTOCEEEWFANEATS'
>>> КОЛЬТРАНС ( "HELLO"). Расшифровать ( 'ETSLELDDALHTFHTOCEEEWFANEATS')
'DEFENDTHEEASTWALLOFTHECASTLE'
 

Криптоанализ §

Для получения информации о том, как автоматически взламывать шифры столбчатого транспонирования, см. Здесь.

Взлом столбчатых шифров транспозиции вручную рассматривается в книге Хелен Фуш Гейнс «Криптоанализ — исследование шифров и их решение» и книге Синкова «Элементарный криптоанализ».Подробное руководство также дано Фридманом в «Военном криптоанализе — часть IV».

Столбчатый шифр транспонирования не самый простой для взлома шифр транспонирования, но — это статистические свойства языка, которые можно использовать для восстановления ключа. Чтобы значительно увеличить безопасности, может использоваться шифр замены, а также транспонирование.

Особенностью транспозиционных шифров является то, что частотное распределение символов будет идентичен тексту естественного текста (поскольку подстановки не производились, это просто порядок, который перепутал).Другими словами, это должно выглядеть так:

Частоты английских букв

Взлом вручную обычно выполняется путем анаграммирования или попытки восстановить маршрут. Более сложный маршрут, тем сложнее взломать.

Для метода, который хорошо работает на компьютерах, нам нужен способ определения Насколько «английский похож» на кусок текста, посмотрите раздел криптоанализа характеристик текста. Ключ, который приводит к расшифровке с наибольшей вероятностью английского текста, скорее всего, является правильным ключом.Конечно, чем больше у вас зашифрованного текста, тем более вероятно, что это так (это относится ко всем статистическим показателям, включая частотные подходы, указанные выше). Таким образом, используемый метод состоит в том, чтобы взять зашифрованный текст, попытаться расшифровать его с помощью каждого ключа, а затем посмотреть, какое дешифрование выглядит лучше всего. В случае с этим шифром потенциально может быть довольно много ключей. Мы можем использовать метод оптимизации, такой как имитация отжига или генетический алгоритм, чтобы найти ключ.

Ссылки §

• Википедия имеет хорошее описание процесса шифрования / дешифрования, историю и криптоанализ этого алгоритма
• «Кодовая книга» Саймона Сингха — отличное введение в шифры. и коды.Сингх, Саймон (2000). Книга кодов: наука секретности от Древнего Египта до квантов Криптография. ISBN 0-385-49532-3.

Пожалуйста, включите JavaScript для просмотра комментариев на основе Disqus. комментарии предоставлены ,