Название работы	Кол-во страниц	Размер
Лабораторная работа №2 криптографические методы обеспечения подлинности...	1	245.19kb.
Изучение и практическое применение двухключевых блочных криптографических...	1	51.59kb.
Программное обеспечение ЭВМ	1	77.66kb.
Лабораторная работа №6 по курсу "Информационная безопасность" Лабораторная...	1	57.48kb.
Лабораторная работа №5 Режимы работы блочных шифров. Схемы кратного...	1	171.64kb.
Практическая работа №5 «Программная реализация криптографических...	1	281.84kb.
Свободное программное обеспечение (спо) это программное обеспечение...	7	665.19kb.
Программа по курсу: прикладное программное обеспечение(по выбору)	1	105.62kb.
Лабораторная работа №5 Исследование триггеров и счетчиков в программе...	1	84.7kb.
Лабораторная работа №1 Исследование искусственной радиации Лабораторная...	3	602.13kb.
Лабораторная работа 4 «Вязкость жидкостей»	1	24.31kb.
Программа выбора Использование сервисной программы выбора изделия...	1	41.48kb.
Направления изучения представлений о справедливости	1	202.17kb.

Лабораторная работа № 1

“ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОКЛЮЧЕВЫХ БЛОЧНЫХ КРИПТОГРАФИЧЕСКИХ АЛГОРИТМОВ”

Контрольное программное обеспечение:

• 
  алгоритм перестановок исходной информации;
  
• 
  алгоритм определения подстановок (в простейшем случае –алгоритм замены);
  
• 
  алгоритм шифрования – RC5;
  
• 
  алгоритм определения статистического распределения бит в информационной последовательности.
  

Порядок выполнения работы

1. Разработка одноключевых алгоритмов шифрования и методов их анализа.

а) Реализовать алгоритмы выполнения подстановок, перестановок и алгоритма шифрования RC5 (приложение 1) в выбранной среде программирования.

в) Реализовать алгоритм статистического анализа информационной последовательности (приложение 1).

2. 
   Изучить методы шифрования-дешифрования информации методом подстановок (замены):
   

а) Используя генератор случайных чисел получить секретный ключ k255.

б) Получить криптограмму y=(k+x)(mod 256), где 256 – количество используемых символов в таблице ASCII.

в) Определить статистическое распределение бит в открытом тексте и криптограмме (см. приложение 2) меняя 10 раз значение ключа шифрования. Сравнить результаты, сделать выводы.

г) Дешифровать криптограмму x^’=(y+(N-k))(mod N).

д) Проверить выполнение равенства x^’=x, сделать выводы, результаты занести в отчет.

2. 
   Изучить методы шифрования-дешифрования информации методом перестановок:
   

а) Используя генератор случайных чисел получить секретный ключ k.

б) Получить криптограмму y=f(x,k) используя алгоритм определения перестановок.

в) Определить статистическое распределение знаков в открытом тексте и криптограмме меняя 10 раз значение ключа шифрования, сравнить, сделать выводы.

г) Дешифровать криптограмму x^’=f ^-1(y,k).

д) Проверить выполнение равенства x^’=x, сделать выводы, результаты занести в отчет.

2. 
   Изучить методы шифрования-дешифрования информации одноключевым криптоалгоритмом RC5 (см. приложение 1).
   

а) Используя генератор случайных чисел получить секретный ключ kn.

б) Получить криптограмму y=f(x,k) используя выбранный алгоритм шифрования.

в) Определить статистическое распределение знаков в открытом тексте и криптограмме меняя 10 раз значение ключа шифрования, сравнить, сделать выводы, результаты занести в отчет.

2. 
   Сравнить результаты анализа статистического распределения открытого текста и криптограмм в п.п. 1, 2, 3. Сделать выводы о качестве исследуемых криптоалгоритмов, результаты занести в отчет.
   

Содержание отчета

1. 
   Разработанные алгоритмы и тексты программ.
   
2. 
   Сведенные в таблицу открытый текст, его код - представление в цифровом виде, криптограмму.
   
3. 
   Статистические зависимости, характеризующие качество одноключевых алгоритмов.
   

4. Выводы по каждому пункту работы.

Приложение 1

1. 
   Алгоритмы подстановки
   

В простейшем случае в качестве алгоритма подстановки может использоваться замена одного символа алфавита другим символом в соответствии с ключом. Например, для таблицы символов ASCII данное преобразование выполняется следующим образом. Выбирается значение ключа K<256, так как алфавит данной таблицы содержит 256 символов, затем производится посимвольное преобразование информации в соответствии с выражением

Y_i=(К+X_i)(mod 256),

где X_i – цифровое значение символа исходного текста, Y_i – цифровое значение символа получаемой криптограммы.

Чуть сложнее алгоритм полиалфавитной подстановки. В этом случае в качестве ключа выбирается последовательность символов К_j, вся информации делится на блоки равные длине ключа (количеству символов в ключе) и осуществляется преобразование в соответствии с выражением

Y_ij=(К_j+X_ij)(mod 256),

где i – номер блока информации, j – номер символа в блоке (ключе).

2. 
   Алгоритм RC5
   

Сущность алгоритма заключается в выполнении следующего ряда преобразований открытого текста в соответствии со значением ключа.

1. 
   Установить счетчик и число раундов шифрования R и выполнить преобразование:
   

A:=(A+Q₀) mod 2^b;

B:=(B+Q₁) mod 2^b;

2. 
   Преобразовать:
   

A:={[(AB)<<2i} mod 2^b;

B:={[(BA)<<2i+1} mod 2^b;

3. 
   Если iR, то прирастить i=i+1 и перейти к шагу 2.
   
4. 
   Стоп.
   
5. 
   Преобразованное значение подблоков A и В.
   

В приведенном алгоритме b - это длина подблоков в битах, R - число раундов шифрования,  - сложение по модулю 2, <<< - циклический сдвиг влево на количество бит, указанное справа, Q_i - значение b - битного подключа. Типичной является модификация алгоритма с параметрами b=32, R=12, К=128 бит, где К - это значение секретного ключа из которого формируются подключи Q_i.

Дешифрование выполняется в обратной последовательности и вместо сложения по модулю 2^b используется вычитание, а вместо циклического сдвига влево - циклический сдвиг вправо.

Приложение 2

Из статистических информационных характеристик наибольший интерес представляет средняя неопределенность в расчете на один информационный бит последовательности – энтропия информационной последовательности:

.

Для двоичной информационной последовательности без учета статистических связей между битами данное выражение преобразуется к виду

H=- p(0)log₂p(0) - p(1)log₂p(1),

где р(0), р(1) - вероятности появления в информационной последовательности 0 и 1 соответственно.

Значение энтропии с учетом статистических связей между двумя битами последовательности определяется следующим образом:

H=- p(0)p(10/0)log₂p(10/0) - p(0)p(00/0)log₂p(00/0)

• 
  p(1)p(11/1)log₂p(11/1) - p(1)p(01/1)log₂p(01/1),
  

где р(00/0)=р(00)/р(0), р(10/0)=р(10)/р(0), р(01/1)=р(01)/р(1), р(11/1)=р(11)/р(1), р(00), р(10), р(01), р(11) – вероятности появления в информационной последовательности пар 00, 10, 01, 11 соответственно.