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

74910. Вправи і задачі на засвоєння таблиці множення числа 2 48.5 KB
  А коли ми виконаємо всі завдання від Капітошки то дізнаємось що людині дає ця розумна наука. Рушаємо ж у чудову країну знань Завдання першої краплинки. Ось краплинку я знімаю Вам завдання прочитаю. Перевірка домашнього завдання Завдання другої краплинки.
74911. Знаходження значень виразів із дужками 64.5 KB
  Далі далі далі. Далідалідалі. Чому ж далі Тема уроку Знаходження значень виразів з дужками. У 1му класі ми розвязували такі вирази тільки на дії одного ступеня у 2му вчимося розвязувати на дії різного ступеня а далі ви будете розвязувати все складніші і складніші.
74912. Вирази з дужками. Порядок виконання дій у виразах, що містять дужки 119.5 KB
  Вчитель: Сьогодні я запрошую вас у подорож щоб знайти скарби. Вчитель: А що треба щоб знайти скарби Учні: Карта. Б Каліграфічна хвилинка Вчитель: А що нам треба щоб пройти по морю і знайти скарби Учні: Для того щоб подолати перешкоди на морі нам треба корабель.
74913. Нумерація чисел від 21 до 100. Урок – змагання з математики в 2 класі. На математичному стадіоні 73.5 KB
  Дядіченко вчитель початкових класів спеціаліст вищої категорії учитель методист Новогродівська загальноосвітня школа I III ступенів № 7 Донецької області Урок змагання з математики в 2 класі На математичному стадіоні Тема: Повторення вивченого за темою Нумерація чисел від 21 до 100 Мета: Закріпити і вдосконалити знання учнів за темою; розвивати обчислювальні навички уміння розвязувати прості та складені задачі різних типів; розвивати память увагу і логічне мислення учнів; вміння застосовувати різні види контролю....
74914. Вправи та задачі на засвоєння таблиці множення та ділення; повторення залежності між компонентами і результатом дій першої сходинки 69.5 KB
  закріпити табличне мнодення та ділення на 2 і 3; формувати вміння і навички розвязування задач; розвивати логічне мислення, математичну мову, увагу, вміння працювати самостійно; виховувати почуття доброти у взаємовідношеннях один з одним, почуття товариства.
74915. Застосування різних прийомів обчислення. Складання й розв’язування задач за схематичними записами їхніх умов 46 KB
  Мета. Формувати обчислювальні навики додавання і віднімання числа 7, застосовуючи різні прийоми обчислення. Вчити складати й розв’язувати задачі за схематичними записами їхніх умов. Розвивати мислення, мовлення учнів. Вчити аналізувати, узагальнювати, порівнювати.
74916. Урок по математике «Морское путешествие» 38.5 KB
  Дельфин на песке написал примеры но набежавшая волна смыла их. Составить и записать примеры таблицы умножения числа 3. Проверить составленные примеры и составить по два примера на деление. Остановка Коралловые рифы примеров а Решите примеры...
74917. Письменная нумерация чисел первой сотни. Чтение чисел, записанных в нумерационных таблицах. Сравнение выражений 1.48 MB
  ЦЕЛЬ: учить записывать двузначные числа, читать их по нумерационной таблице; формировать умения решать задачи путем углубленного изучения условия задачи, сравнивать числовые выражения; развивать умения решать практические задания ;продолжить формировать коммуникативную компетенцию...
74918. Табличне множення і ділення. Вправи і задачі на засвоєння табличного множення та ділення 89.5 KB
  Мета: повторити матеріал, вивчений по темі «Табличне множення і ділення»; вчити розв’язувати задачі, які включають знаходження невідомого компонента; розвивати увагу і логічне мислення учнів; вдосконалювати обчислювальні навички і вміння розв’язувати задачі та приклади...