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

7201. Comparing figures. Calculating 74.5 KB
  Тема: Comparing figures. Calculating.. Вид заняття: самостійна робота. Мета: розвивати самостійність студентів, розвивати вміння і навички роботи з додатковою літературою, оволодівати методами добору матеріалу, вчитися виділяти головне. ...
7202. Telephone and fax numbers. Document numbers, dates, times. Money 39.5 KB
  Тема: Telephone and fax numbers. Document numbers, dates, times. Money. Вид заняття: самостійна робота. Мета: розвивати самостійність студентів, розвивати вміння і навички роботи з додатковою літературою, оволодівати методами добору мате...
7203. Points and commas infigures 33 KB
  Тема: Points and commas infigures. Вид заняття: самостійна робота. Мета: розвивати самостійність студентів, розвивати вміння і навички роботи з додатковою літературою, оволодівати методами добору матеріалу, вчитися виділяти головне. Літе...
7204. Numbers. Percent. Telephone and fqx number 80.5 KB
  Тема:Numbers. Percent. Telephone and fqx number. Вид заняття: лекція-семінар. Мета: спонукати студентів до висловлювання англ. мовою шляхом постановки проблемних питань, практикувати навички усного мовлення розвивати у студе...
7205. Marketing. Лекція-семінар 74.5 KB
  Тема:Marketing Вид заняття: лекція-семінар. Мета: спонукати студентів до висловлювання англ. мовою шляхом постановки проблемних питань, практикувати навички усного мовлення розвивати у студентів навички самостійної роботи. Обладна...
7206. Radio commercials 62.5 KB
  Тема: Radio commercials Вид заняття: самостійна робота. Мета: розвивати самостійність студентів, розвивати вміння і навички роботи з додатковою літературою, оволодівати методами добору матеріалу, вчитися виділяти головне. Література: Л-2...
7207. Financial institutions 65.5 KB
  Тема: Financial institutions Вид заняття: лекція-семінар. Мета: спонукати студентів до висловлювання англ. мовою шляхом постановки проблемних питань, практикувати навички усного мовлення розвивати у студентів навички самостійної р...
7208. The role of the government 36 KB
  Тема: The role of the government Вид заняття: самостійна робота. Мета: розвивати самостійність студентів, розвивати вміння і навички роботи з додатковою літературою, оволодівати методами добору матеріалу, вчитися виділяти головне. Літера...
7209. Sources of finance 54.5 KB
  Тема: Sources of finance Вид заняття: лекція-семінар. Мета: спонукати студентів до висловлювання англ. мовою шляхом постановки проблемних питань, практикувати навички усного мовлення розвивати у студентів навички самостійної робот...