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

18 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

55501. Кислоти 93 KB
  Обладнання: склянки затискач сірники нагрівальний прилад знаки правил техніки безпеки картки з індивідуальними завданнями проїзні квитки карта маршруту картки з формулами кислот для гри.
55504. Україно-московський договір 1654 р 100 KB
  Чи можна в європейській історії знайти країну яка б пройшла більш страдницький шлях до створення власної держави аніж Україна Зараз ми зробимо спробу перенестися в драматичні часи національно – визвольної боротьби під проводом Богдана Хмельницького...
55505. Похід більшовицьких військ на Київ. Четвертий Універсал Центральної Ради. Крути 38.5 KB
  ІУ Універсал Центральної Ради. Вчитель дає запитання учням: Коли було проголошено І Універсал За Ім Універсалом Україна проголошувалась Як називався Ій український уряд Український уряд очолив Коли було проголошено ІІй Універсал...
55506. Радянізація західноукраїнських земель 90 KB
  Мета уроку: Охарактеризувати процес радянізації на західноукраїнських землях у повоєнні роки; показати трагізм долі УГКЦ; визначити цілі і методи збройної боротьби ОУНУПА...
55508. РАДІСТЬ ТВОРЧИХ ВІДКРИТТІВ НА УРОЦІ 192 KB
  Після закінчення встановлених двох хвилин усі команди що встигли то встигли міняються своїми розмальованими аркушами. У кожної команди чийсь чужий аркуш який тепер потрібно перевірити другий раунд.
55509. Групи слів за значенням: синоніми, антоніми. Синоніми. Типи синонімів. Синонімічні ряди. Антоніми 65.5 KB
  Групи слів за значенням: синоніми антоніми. Антоніми. Мета: поглибити знання про групи слів за значенням; формувати вміння визначати в реченнях і текстах синоніми і антоніми; учити утворювати синонімічні ряди і добирати антонімічні пари доречно вживати їх у мовленні...