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

56 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

224. Онкогенетика: сучасний стан і персективи розвитку 803 KB
  Історія розвитку онкогенетики та провідні вчені, які займалися цією проблемою. Сучасний стан онкогенетики, теорії виникнення пухлин та генетичні механізми виникнення пухлин. Шкідливі звички та онкологічні захворювання.
225. Использование теории мультимножеств в процессе реинжиниринга социальных систем 382 KB
  Практическое применение теории мультимножеств. Исследование работы отдела маркетинговой информации. Представление мультимножеств в Microsoft Excel. Реинжиниринг бизнес-процессов. Моделирование отдела маркетинговой информации.
226. Природные каменные материалы 379.5 KB
  Горные породы и породообразующие минералы. Важнейшие изверженные породы. Материалы и изделия из природного камня. Добыча и обработка каменных материалов. Дисковая распиловочная рамная пила. Важнейшие метаморфические породы.
227. Проектирование системы электроснабжения завода 420.2 KB
  Характеристика режима работы проектируемого объекта. Выбор и обработка графиков электрических нагрузок. Исследование охранного освещения. Расчет и построение картограммы электрических нагрузок. Определение расчетной активной мощности предприятия.
228. Досуг студенческой молодежи в г. Южно-Сахалинске: потребности и возможности 568 KB
  Предпочтения и мотивы студентов в проведении свободного времени. Факторы, определяющие предпочтения в реализации досуга студентов. Идеальный досуг и фактический досуг студенческой молодежи. Условия, препятствующие реализации досуга среди студентов.
229. Особенности становления и развития философии 225.84 KB
  Мировоззрение, его структура и исторические типы. Специфика философского мировоззрения. Философский метод и этический рационализм Сократа. Антропологическое направление в современной философии. Модусы человеческого бытия.
230. Усилитель, как средство увеличения мощности электрического сигнала 495.77 KB
  Эскизный расчет усилителя, разработка электрической принципиальной схемы. Расчет выходного каскада, графоаналитический расчет точки покоя транзистора ЭП по выходным ВАХ. Размах выходного синусоидального сигнала на входе выходного ЭП.
231. Комбинаторные конфигурации и их приложения 321.5 KB
  Комбинаторные конфигурации в алгебре и анализе. Алгоритм генерации перестановок с повторениями. Принцип включения и исключения. Примеры использования формулы обращения, дифференцирование и интегрирование.
232. Материаловедение. Технология конструкционных материалов 351 KB
  Типы кристаллических решеток у металлов. Основные структурные составляющие сплавов. Превращения на линиях диаграммы при нагревании и охлаждении. Диаграмма распада аустенита при непрерывном охлаждении. Основные виды термической обработки стали.