12750

Криптоанализ потокового шифра на основе использования алгоритма Месси-Берлекэмпа

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа 9 Криптоанализ потокового шифра на основе использования алгоритма МессиБерлекэмпа Цель работы Изучить возможность криптоанализа потокового шифратора при помощи его замены эквивалентным линейным рекуррентным регистром ЛРР. ...

Русский

2013-05-03

140 KB

60 чел.

Лабораторная работа 9

Криптоанализ потокового шифра на основе использования алгоритма Месси-Берлекэмпа
Цель работы
Изучить возможность криптоанализа потокового шифратора при помощи  его замены  эквивалентным линейным рекуррентным регистром (ЛРР).
Используемое программное обеспечение
Для работы используется программа MBA.EXE
Задание
1. Найти длину ЛРР и  его полином обратных связей  по выходной последовательности этого ЛРР, используя алгоритм Месси-Берлекэмпа (MBA).
2. Найти полином обратных связей ЛРР, формирующий последовательность, эквивалентную последовательности полученной как произведение выходов заданного ЛРР.
3. Проверить, что эквивалентный ЛРР позволяет правильно предсказывать гамму, полученную от исходного нелинейного датчика.
4. Сделать выводы об эффективности атаки на потоковый шифр с использованием MBA.
Порядок выполнения работы
Для начала работы перейти в каталог, содержащий рабочие программы.
Запустить программу MBA.EXE.
1. Задать длину , произвольное начальное заполнение, примитивный полином обратных связей ЛРР и сгенерировать  выходную последовательность ЛРР.
2. Выбрать не менее  смежных выходных элементов ЛРР по п.1 и, используя MBA, проверить, что такая последовательность сформирована ЛРР, имеющем характеристический многочлен . Сравнить их с соответствующими данными по п.1.
3. Задать длину ЛРР  не более 15, полином обратных связей , произвольное начальное заполнение, а также номера двух отводов ячеек ЛРР для формирования произведения последовательностей. Сформировать последовательности.
4. Ввести в MBA не менее чем  последовательных символов произведения, взятых в произвольном месте периода. Рассчитать длину  ЛРР и эквивалентный полином обратных связей.
5. Задать начальное заполнение, совпадающее с началом последовательности-произведения, полином обратных связей, полученный в п.4 и сгенерировать выходную последовательность эквивалентного ЛРР.
6. Сравнить последовательность-произведение и выходную последовательность эквивалентного ЛРР для всех символов. Сделать выводы об эффективности такого метода криптоанализа.
Отчет
1. Титульный лист.
2. Начальное заполнение и примитивный полином по п.1, а также  соответствующую им  выходную последовательность ЛРР.
3. Выбранную последовательность для анализа MBA и найденный полином обратных связей по п.2.
4. Начальное заполнение, полином обратных связей  и номера ячеек памяти для формирования произведения по п. 3.
5. Последовательность-произведение и ее отрезок, выбираемый для анализа MBA.
6. Полином обратных связей эквивалентного ЛРР, полученный после применения MBA к выбранному отрезку последовательности произведения.
7. Результаты сравнения последовательности-произведения и выходной последовательности эквивалентного ЛРР по п.6.
Описание программы
Для выполнения лабораторной работы используется специально разработанная программа, содержащаяся в файле MBA.exe. Вид главного окна программы представлен на рис.1.
Рис.1. Главное окно программы
В самом начале работы с программой необходимо ввести исходные данные: длину используемого регистра, вид полинома обратных связей (коэффициенты полинома) и начальное заполнение ячеек регистра. Данные вводятся в пустые поля с соответствующими названиями. Если все данные введены верно, то будет активна кнопка Генерировать (рис.2).
Рис.2. Окно программы с введенными исходными данными
Также можно выбрать один из режимов генерации последовательности: обычный и с перемножением отводов регистра. Во втором случае станут доступны поля, в которых необходимо указать номера перемножаемых ячеек регистра (рис.3).
Рис.3. Метод генерации последовательности и номера отводов регистра
Для получения данных необходимо нажать кнопку Генерировать. После этого в центральной части окна будет показана последовательность, полученная на основе указанного полинома обратных связей и его начального заполнения, а также с учётом способа генерации, двоичная последовательность.
Рис.4. Полученная перемножением ячеек регистра двоичная последовательность
Далее необходимо выделить часть последовательности длиной, минимально необходимой для анализа алгоритмом Мэсси-Берлекампа, и скопировать ее в поле Анализируемая последовательность. После чего надо нажать кнопку Поиск полинома. Программа, используя алгоритм Мэсси-Берлекампа, найдёт эквивалентный последовательности полином и укажет его (рис. 5).
Рис. 5. Найденный по алгоритму Мэсси-Берлекампа полином
Отчет по лабораторной работе
«Криптоанализ потокового шифра на основе использования алгоритма Месси-Берлекэмпа»
(пример оформления)
Выполнил студент: Петров В.В.
Преподаватель: Яковлев В.А.
Пункт 1
Длина регистра: 6
Примитивный полином обратных связей: h(x) = x6 + x + 1 (коэффициенты полинома 1000011)
Начальное заполнение: 100000
Двоичная последовательность: 1000001111110101011001101110110100100111000101111001010001100001000001111110101011001101110110100100
Пункт 2
Выбранная для анализа цепочка: 011101101001
Длина найденного регистра: 6
Найденный полином обратных связей: h(x) = x6 + x + 1 (коэффициенты полинома 1000011)
Полученные результаты совпадают с исходными данными пункта 1.
Пункт 3
Длина регистра: 6
Примитивный полином обратных связей: h(x) = x6 + x + 1 (коэффициенты полинома 1000011)
Начальное заполнение: 100000
Номера перемножаемых отводов: 2 и 5
Двоичная последовательность:
0000111010000100100110011010010010000000010100100000000000000000000111010000100100110011010010010000
Пункт 4
Выбранная для анализа цепочка: 0000111010000100100110011010010010000000
Длина найденного регистра: 21
Найденный полином обратных связей: h(x) = x21 + x18 + x16 + x15 + x12 + x11 + x10 + x9 + x8 + x7 + x3 + x + 1 (коэффициенты полинома 1001011001111110001011)
Пункт 5
Длина регистра: 21
Полином обратных связей: h(x) = x21 + x18 + x16 + x15 + x12 + x11 + x10 + x9 + x8 + x7 + x3 + x + 1 (коэффициенты полинома 1001011001111110001011)
Двоичная последовательность:
0000111010000100100110011010010010000000010100100000000000000000000111010000100100110011010010010000
Пункт 6
Двоичные последовательности, полученные в п.п. 3 и 5 полностью совпадают.
Вывод: алгоритм Мэсси-Берлекампа можно успешно применять для определения эквивалентного полинома обратных связей для двоичной последовательности.
Контрольные вопросы
1. Какую задачу решает MBA?
2. Что такое линейная эквивалентная сложность двоичной последовательности?
3. Является ли полином обратных связей эквивалентного ЛРР примитивным?
4. Как выбрать нелинейные узлы усложнения  так,  чтобы они обеспечивали стойкость к атаке по MBA?
5. Какие нелинейные узлы вы знаете? Запишите булевы функции, составьте таблицы истинности.
Литература
1. В.И.Коржик “Конспект лекций по курсу “Основы криптографии”’.
2. В.И.Коржик, Д.В.Кушнир, ”Теоретические основы информационной безопасности телекоммуникационных систем”, СПбГУТ, 2000.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57682. Books are Our Friends. The World of Books 44.5 KB
  Objectives: Pupils’ learning outcomes: practical to present and give practice in the use of new words; will learn 8 new words; to present and give practice in the use of “be fond of”, will be able to express their attitude to reading and “be interested in” in the micro dialogues...
57683. Великобританія 59 KB
  So, we have refreshed our knowledge about our topic and it’s time for you to represent your own information about traditions in Great Britain. It was your home task for today.
57684. Favourite Clothes 116 KB
  Materials: a student book, pictures of clothes, cards with the names of clothes, cards with the task for reading, cards for practicing the phrasal verbs, pictures of three persons and cut sentences with their descriptions.
57685. The Earth does not belongs to us we belong to the Earth 36.5 KB
  The aim of the lesson: to develop the logical thought creative abilities, interest to learning English to our planet, to teach pupils to keep the environment clean. Equipment: pictures, songs, drawings, computers, CD, the song – M. D. “Save the Earth”
57687. Мої улюблені страви 43.5 KB
  Teacher: Very good! Я хочу дізнатися, про ваші вподобання на обід. Look at the blackboard, please (слайд 10). Використовуйте фрази «I like... for dinner», «I don`t like... for dinner». Але тепер вам треба пригадати назви продуктів за їхніми малюнками, які ви бачите на дошці.
57688. All About Food 53.5 KB
  On today`s lesson we`re going to speak about food. We`ll read a text about English meals, rememmber the names of different kinds of food, work in groops, listen to the text “Lunch at School” and do a test.
57689. Їжа. Food 206.5 KB
  So, as you see, we are beginning a new topic – “Food”. Do you think we’ll have good time learning it? Is it important to be able to speak on this topic? And you will be able not to speak, but to read...
57690. Фрукти. Овочі 45 KB
  The lemon is on the table. The banana is in the box. The strawberry is on the plate. The pear is in the tree. The plum is in his hand and the apple is in his right hand.