Методические указания по курсовому проектированию по курсу Методы и Средства Защиты Информации

• Название: Методические указания по курсовому проектированию по курсу Методы и Средства Защиты Информации
• Дата: 16.02.2022
• Размер: 0.56 Mb.
• Имя файла: Metodichka_Mi_SZI.docx
• Тип: Методические указания; #363541
• страница: 1 из 5

Методические указания по курсовому проектированию

по курсу «Методы и Средства Защиты Информации »

Задание на работу

1. Запишите первые семь букв своей фамилии латинскими буквами в привычном вам виде. Для фамилий короче 7 букв недостающие символы считайте пробелами.

2. Переведите полученные 7 символов в двоичный вид с помощью таблицы ASCII (Приложение 1).Обратите внимание, коды символов представлены в таблице в шестнадцатеричной форме.

3. Рассчитайте простейший хэш-код от полученных 7 символов – ротационный XOR

4. С помощью алгоритма шифрования DEA (описанного в стандарте DES) произведите шифрование полученного 8-ми байтного блока информации:

– В качестве пароля используйте набор из 7 разных букв, также переведенных в двоичную форму при помощи таблицы ASCII.

– Для шифрования используйте только 4 раунда шифрования из предусмотренных стандартом 16-ти.

– Записывайте все промежуточные данные (значения всех блоков в приведенных блок-схемах для каждого раунда).

6. Результирующие 64 бита разбейте на 8 байтов и переведите в символы в соответствии с таблицей ASCII.

Теоретические сведения

1. Простейшие хэш-функции: XOR и ротационный XOR

Все хэш-функции выполняются следующим образом. Входное значение (сообщение, файл и т.п.) рассматривается как последовательность n-битных блоков. Входное значение обрабатывается последовательно блок за блоком, и создается m-битное значение хэш-кода.

Одним из простейших примеров хэш-функции является побитный XOR каждого блока:

С_i = b_i1 b_i2 . . . b_ik

где:

С_i - i-ый бит хэш-кода, 1 i n.

k - число n-битных блоков входа.

b_ij - i-ый бит в j-ом блоке.

- операция XOR.
В курсовом проекте блоками будут являться символы фамилии, представленные в двоичном виде. В результате получается хэш-код длины n, известный как продольный избыточный контроль. Это самый простейший хэш-код.
Часто при использовании подобного продольного избыточного контроля для каждого блока выполняется однобитный циклический сдвиг после вычисления хэш-кода. Такую операцию называют «ротационный XOR». Это можно описать следующим образом.

• 
  Установить n-битный хэш-код в ноль.
  
• 
  Для каждого n-битного блока данных выполнить следующие операции:
  
  • 
    сдвинуть циклически текущий хэш-код влево на один бит;
    
  • 
    выполнить операцию XOR для очередного блока и хэш-кода.
    

Это даст эффект "случайности" входа и уничтожит любую регулярность, которая присутствует во входных значениях.
2. Стандарт шифрования DES

Стандарт шифрования DES (Data Encryption Standard) был разработан в 1970-х годах, он базируется на алгоритме DEA.

Исходные идеи алгоритма шифрования данных DEA (data encryption algorithm) были предложены компанией IBM еще в 1960-х годах и базировались на идеях, описанных Клодом Шенноном в 1940-х годах. Первоначально эта методика шифрования называлась lucifer (разработчик Хорст Фейштель, название dea она получила лишь в 1976 году. Lucifer был первым блочным алгоритмом шифрования, он использовал блоки размером 128 бит и 128-битовый ключ. По существу этот алгоритм являлся прототипом DEA. В 1986 в Японии (NIT) разработан алгоритм FEAL (Fast data Encipherment ALgorithm), предназначенный для использования в факсах, модемах и телефонах (длина ключа до 128 бит). Существует и ряд других разработок.

DEA (ANSI x3.92-1981) оперирует с блоками данных размером 64 бита и использует ключ длиной 56 бит. Такая длина ключа соответствует 10¹⁷ комбинаций, что обеспечивало до недавнего времени достаточный уровень безопасности. В дальнейшем можно ожидать расширения ключа до 64 бит (например, LOKI) или вообще замены DES другим стандартом.

Входной блок данных, состоящий из 64 бит, преобразуется в выходной блок идентичной длины. Ключ шифрования должен быть известен, как отправляющей так и принимающей сторонам. В алгоритме широко используются перестановки битов текста.

Вводится функция f, которая работает с 32-разрядными словами исходного текста (А) и использует в качестве параметра 48-разрядный ключ (J). Схеме работы функции f показана на рис. 1.1. Сначала 32 входные разряда расширяются до 48, при этом некоторые разряды повторяются. Схема этого расширения показана ниже (номера соответствуют номерам бит исходного 32-разрядного кода).

32	1	2	3	4	5
4	5	6	7	8	9
8	9	10	11	12	13
12	13	14	15	16	17
16	17	18	19	20	21
20	21	22	23	24	25
24	25	26	27	28	29
28	29	30	31	32	1

Для полученного 48-разрядного кода и ключа выполняется операция исключающее ИЛИ (XOR). Результирующий 48-разрядный код преобразуется в 32-разрядный с помощью S-матриц. На выходе S-матриц осуществляется перестановка согласно схеме показанной ниже (числа представляют собой порядковые номера бит).

16	7	20	21
29	12	28	17
1	15	23	26
5	18	31	10
2	8	24	14
32	27	3	9
19	13	30	6
22	11	4	25

Рис. 1.1. Алгоритм работы функции f

Преобразование начинается с перестановки бит (IP itial Permutation) в 64-разрядном блоке исходных данных. 58-ой бит становится первым, 50-ый вторым и т.д. Схема перестановки битов показана ниже.

58	50	42	34	26	18	10	2
60	52	44	36	28	20	12	4
62	54	46	38	30	22	14	6
64	56	48	40	32	24	16	8
57	49	41	33	25	17	9	1
59	51	43	35	27	19	11	3
61	53	45	37	29	21	13	5
63	55	47	39	31	23	15	7

Полученный блок делится на две 32-разрядные части L₀ и R₀. Далее 16 раз повторяются следующие 4 процедуры:

• 
  Преобразование ключа с учетом номера итерации i (перестановки разрядов с удалением 8 бит, в результате получается 48-разрядный ключ)
  
• 
  Пусть A=L_i, а J реобразованный ключ. С помощью функции f(A,J) генерируется 32-разрядный выходной код.
  
• 
  Выполняется операция XOR для R_i f(A,J), результат обозначается R_i+1.
  
• 
  Выполняется операция присвоения L_i+1=R_i.
  

Структурная схема реализации алгоритма DEA показана на рис. 1.2.



Рис. 1.2. Структурная схема реализации алгоритма DEA

Инверсная перестановка разрядов предполагает следующее размещение 64 бит зашифрованных данных (первым битом становится 40-ой, вторым 8-ой и т.д.).

40	8	48	16	56	24	64	32
39	7	47	15	55	23	63	31
38	6	46	14	54	22	62	30
37	5	45	13	53	21	61	29
36	4	44	12	52	20	60	28
35	3	43	11	51	19	59	27
34	2	42	10	50	18	58	26
33	1	41	9	49	17	57	25