12751

Криптоанализ потокового шифра на основе корреляционного метода

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа 3 Криптоанализ потокового шифра на основе корреляционного метода Цель работы Изучить возможность криптоанализа потокового шифратора при помощи вычисления корреляции между шифрующей гаммой и выходами линейных рекуррентных регистро...

Русский

2013-05-03

171 KB

19 чел.

Лабораторная работа 3

Криптоанализ потокового шифра на основе корреляционного метода
Цель работы
Изучить возможность криптоанализа потокового шифратора при помощи  вычисления корреляции между шифрующей гаммой и выходами линейных рекуррентных регистров, используемых для формирования гаммы.
Используемое программное обеспечение
Для работы используется программа JEFF.EXE.
Задание
1. Сформировать гамму потокового шифра с использованием  трех линейных рекуррентных регистров и одного элемента Джеффа.
2. Найти ключи шифратора, которыми являются начальные заполнения трех ЛРР, путем вычисления корреляции между шифрующей гаммой и выходами линейных рекуррентных регистров.
Порядок выполнения работы
Для начала работы перейти в каталог, содержащий рабочие программы.
Запустить программу JEFF.exe.
1. Задать длины n1, n2, n3,  примитивные полиномы h1(x), h2(x), h3(x) обратных связей, начальные заполнения трех ЛРР и сгенерировать  выходную последовательность – шифрующую гамму, используя нелинейный элемент - генератора Джеффа (начальные заполнения ЛРР считать ключами шифратора).
2. Рассчитать максимальный коэффициент корреляции между гаммой, полученной в п.1 и выходами ЛРР-1 и ЛРР-3 при переборе всех возможных начальных заполнений этих ЛРР.
3. Начальные заполнения ЛРР-1 и ЛРР-3, которые дают максимальные корреляции в п.2. выбрать в качестве ключей.
4. Рассчитать максимальный коэффициент корреляций между гаммой  полученной в п.1 и гаммами, получаемыми от генератора Джеффа при ключах ЛРР-1 и ЛРР-3, найденных в п.3 и переборе всех начальных заполнений ЛРР-2.
5. Выбрать третий ключ, как такое начальное заполнение ЛРР-2, которое дает единичную корреляцию в п.4.
6. Сравнить ключи, найденные в пп.3,5 c ключами установленными в п.1.
Отчет
1. Титульный лист.
2. Начальные заполнения, примитивные полиномы по п.1, а также  соответствующую им шифрующую  гамму.
3. Списки начальных заполнений и соответствующие им значения корреляций по пп.2,4.
4. Значения ключей, полученных в результате корреляционного анализа в пп.3,5.
5. Выводы об эффективности корреляционного криптоанализа для потокового шифра.
Описание программы
Для выполнения лабораторной работы используется специально разработанная программа, содержащаяся в файле JEFF.exe. Вид главного окна программы представлен на рис.1.
Рис.1. Главное окно программы
В работы необходимо ввести исходные данные: длины используемых регистров, вид полиномов обратных связей (коэффициенты полиномов) и начальные заполнения ячеек регистра. Для этого с помощью кнопки Регистры нужно открыть вспомогательное окно ввода, где указать поочередно три полинома обратных связей, их длины и начальные заполнения (рис.2).
Рис.2. Ввод начальных данных
Чтобы получить последовательность на основе трёх ЛРР, образующих генератор Джеффа, нужно нажать кнопку Генерировать, которая активируется после ввода исходных данных.
Рис.3. Полученная последовательность
Поиск начальных заполнений полиномов осуществляется в три этапа. Первым ищется начальное заполнение первого полинома, затем третьего, затем второго. Поиск осуществляется на основе перебора всех возможных начальных заполнений и расчёта корреляции при каждом из них. В начале в поля вводятся произвольные начальные заполнения, затем осуществляется расчёт корреляций (показывается в правой части окна). Заполнение, имеющее максимальную корреляцию, считается истинным, его копируют в соответствующее поле и переходят к следующему шагу.
Рис.4. Шаг первый. Поиск начального заполнения первого регистра
Рис.5. Шаг второй. Поиск начального заполнения третьего регистра
Рис.6. Шаг третий. Поиск начального заполнения второго регистра
На основе найденных заполнений первого и третьего регистров ищется новая цепочка при разных начальных заполнениях второго регистра, которая сравнивается  с исходной. Для этого необходимо нажать кнопку Генерировать в нижней части окна.
Рис.7. Найденная двоичная последовательность
Нажав на кнопку Вид Полиномов (на рис.7 обведена зеленым), можно просмотреть вид исходных полиномов и истинные начальные заполнения (рис.8).
Рис.8. Вид исходных полиномов обратных связей и начальные заполнения регистров
Отчет по лабораторной работе
«Криптоанализ потокового шифра на основе корреляционного метода»
(пример оформления)
Выполнил студент: Петров В.В.
Преподаватель: Яковлев В.А.
Пункт 1
Первый регистр (ЛРР-1)
Длина регистра: 6
Примитивный полином обратных связей: h(x) = x6 + x5 + x2 + x + 1 (коэффициенты полинома 1100111)
Начальное заполнение: 101010
Второй регистр (ЛРР-2)
Длина регистра: 10
Примитивный полином обратных связей: h(x) = x10 + x8 + x3 + x2 + 1 (коэффициенты полинома 10100001101)
Начальное заполнение: 0001110001
Третий регистр (ЛРР-3)
Длина регистра: 4
Примитивный полином обратных связей: h(x) = x4 + x + 1 (коэффициенты полинома 10011)
Начальное заполнение: 1000
Выходная последовательность генератора Джеффа: 1000101100011000000110111011100001101101111101001111101011011001110100101001000100101111001100011101
Пункт 2
Максимальный коэффициентов корреляции между гаммой, полученной в п.1 и выходом ЛРР-1 при переборе всех возможных начальных заполнений: 0,56
Найденное  начальное заполнение: 101010
Максимальный коэффициентов корреляции между гаммой, полученной в п.1 и выходом ЛРР-3 при переборе всех возможных начальных заполнений: 0,54
Найденное начальное заполнение: 1000
Пункт 3
Максимальный коэффициентов корреляции между гаммой  полученной по п.1 и гаммами, полученными от генератора Джеффа при ключах ЛРР-1 и ЛРР-3, найденных в п.2  переборе всех начальных заполнений ЛРР-2: 1
Найденное начальное заполнение: 0001110001
Пункт 4
Начальные заполнения, полученные в п.п. 2-3 полностью совпадают с начальными заполнениями, установленными в п.1.
Контрольные вопросы
1. В чем сущность корреляционного криптоанализа потокового шифра?
2. Какова сложность корреляционного криптоанализа?
3. При каких параметрах потокового шифра корреляционный криптоанализ практически реализуем?
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

61156. ОДНОСКЛАДНІ РЕЧЕННЯ ЯК ЧАСТИНИ СКЛАДНОГО РЕЧЕННЯ. СИНТАКСИЧНИЙ РОЗБІР ОДНОСКЛАДНИХ РЕЧЕНЬ 547.43 KB
  Поглибити знання учнів про односкладні речення як частини складних речень; розвивати вміння аналізувати складні речення, до складу яких входять умовно односкладні речення, моделювати й конструювати складні речення з різними частинами; структурувати вивчений матеріал шляхом здійснення морфологічного розбору односкладних речень
61157. УСНЕ ПОВІДОМЛЕННЯ НА ТЕМУ ПРО МОВУ, ЩО ВИМАГАЄ ЗІСТАВЛЕННЯ Й УЗАГАЛЬНЕННЯ МАТЕРІАЛУ, В НАУКОВОМУ СТИЛІ 27.36 KB
  Поглибити знання восьмикласників про особливості побудови усного повідомлення на тему про мову в науковому стилі, про підвиди наукового стилю: власне науковий, науково-навчальний, науково-популярний
61158. ПОВНІ Й НЕПОВНІ РЕЧЕННЯ. ТИРЕ В НЕПОВНИХ РЕЧЕННЯХ 347.23 KB
  Поглибити знання учнів про повні й неповні речення, сформувати вміння й навички виділяти неповні речення з-поміж повних речень, розвивати вміння користуватися цими видами синтаксичних одиниць в усному й писемному мовленні, удосконалити навички вживання тире в неповних реченнях
61160. ОДНОРІДНІ ЧЛЕНИ РЕЧЕННЯ ІЗ СПОЛУЧНИКОВИМ, БЕЗСПОЛУЧНИКОВИМ І ЗМІШАНИМ ЗВ’ЯЗКОМ 68.5 KB
  Поглибити знання восьмикласників про однорідні члени речення; сформувати загальнопізнавальні вміння знаходити однорідні члени речення та визначати їх вид, аналізувати зв’язок між ними (сполучниковий, безсполучниковий чи змішаний), а також смислові відношення...
61161. РЕЧЕННЯ З КІЛЬКОМА РЯДАМИ ОДНОРІДНИХ ЧЛЕНІВ 130 KB
  Правопис: кома між однорідними членами речення. Міжпредметні звязки: речення з кількома рядами однорідних членів як засіб художньої виразності література. Які члени речення називаються однорідними.
61162. ОДНОРІДНІ Й НЕОДНОРІДНІ ОЗНАЧЕННЯ 28.44 KB
  Ознайомити учнів з поняттям про однорідні й неоднорідні означення, сформувати загальнопізнавальні вміння знаходити однорідні й неоднорідні означення, з’ясовувати їх роль у реченні; правильно розставляти розділові знаки та інтонувати речення з однорідними й неоднорідними означеннями
61163. КОМА МІЖ ОДНОРІДНИМИ ЧЛЕНАМИ РЕЧЕННЯ 25.48 KB
  Визначити з учнями основні випадки вживання коми в реченнях з однорідними членами, сформувати загальнопізнавальні вміння правильно ставити коми між однорідними членами речення, підпорядковуючи їх пунктуаційним правилам; удосконалити навички інтонування речень з однорідними членами...
61164. ПИСЬМОВИЙ ТВІР-РОЗДУМ НА МОРАЛЬНО-ЕТИЧНУ (ЧИ СУСПІЛЬНУ) ТЕМУ В ПУБЛІЦИСТИЧНОМУ СТИЛІ 44.5 KB
  Ми вступаємо в життя в епоху інтенсивного розвитку не лише науки і техніки а й негативних наслідків науковотехнічного прогресу: забруднення повітря високий рівень шуму та радіації страшні людські хвороби.