22 варик / ЛР4
.docМИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ,
СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»
(СПбГУТ)
Факультет Инфокоммуникационных сетей и систем
Кафедра Защищенных систем связи
Дисциплина Криптографические методы защиты информации
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №4
Изучение подстановочно-перестановочного шифра и его свойств
(тема отчета)
Направление/специальность подготовки
10.03.01 Информационная безопасность
(код и наименование направления/специальности)
Выполнил студент 3 курса:
Травкина Е.А., ИКБ-14
(Ф.И.О., № группы) (подпись)
Преподаватель:
д.т.н., проф. Яковлев В.А.
(уч. звание Ф.И.О.) (подпись)
Цель работы
Целью данной работы является изучение структуры и основных свойств блочного шифра, основанного на подстановочно перестановочной сети (Substitution-Permutation Network - SPN), криптоанализ шифра методом тотального перебора ключей, исследование влияние ошибок в канале связи на достоверность расшифрованного сообщения.
Порядок выполнения работы
1.Изучиение схемы и принципа действия учебного шифра ППШ
1. Генерация раундовых ключей.
Выбран управляющий ключ из 7-ми бит: 1010101.
На его основе сгенерированы раундовые ключи:
2. Анализ преобразований шифра
2. Криптоанализ перебором всех возможных ключей
Приведите:
Скриншот криптограммы.
Скриншот расшифрованного сообщения (в сообщении должна быть фамилия студента).
Анализ статистики контрольных символов сообщения.
При допустимом отклонении в 5% частотные интервалы для букв русского языка равны:
P(«о»)= ( 4 - 14) %
P(«а»)= ( 1.2 - 11.2) %
P(«и»)= (1.2 - 11.2 ) %
Ключ=1010101 P(«О»)=2% P(«А»)=12,9% P(«И»)=4,8%
Перебор ключей дал однозначный результат благодаря частотным значениям пробелов.
Аналогично скриншоты криптограммы, полученной от Федченко А.С. и дешифрованного сообщения и ключ, найденный методом тотального перебора.
Полученная криптограмма:
Расшифрованная криптограмма:
При допустимом отклонении в 5% частотные интервалы для букв русского языка равны:
P(«о»)= ( 4 - 14) %
P(«а»)= ( 1.2 - 11.2) %
P(«и»)= (1.2 - 11.2 ) %
Ключ=1010100 P(«О») = 6,6% P(«А») = 5,2% P(«И») = 2,9%
Метод полного перебора (тотального опробования) ключей заключается в последовательном переборе всех элементов ключевого множества с проверкой на истинность каждого значения. Перебор ключей становится проще, если текст большой, так как статистика частот использования русского языка подводит меньше.
3. Исследование влияния ошибок в канале передачи
Исходная криптограмма: 0001 1011 1100 0011
Расшифровка криптограммы: 1011 0101 1010 1100
Расшифровка криптограммы при эмуляции ошибки
в 1-м бите
расшифровка криптограммы: 01111 00010 11000 1
количество ошибок в расшифровке: 9
во 2-м бите
расшифровка криптограммы: 01101 10111 00101 0
количество ошибок в расшифровке: 8
в 3-м бите
расшифровка криптограммы: 11100 00111 01001 1
количество ошибок в расшифровке: 10
в 4-м бите
расшифровка криптограммы: 10001 10100 01000 1
количество ошибок в расшифровке: 9
в 5-м бите
расшифровка криптограммы: 11001 00110 10110 0
количество ошибок в расшифровке: 5
в 6-м бите
расшифровка криптограммы: 10111 11111 11101 1
количество ошибок в расшифровке: 7
в 7-м бите
расшифровка криптограммы: 00110 00100 10100 0
количество ошибок в расшифровке: 4
в 8-м бите
расшифровка криптограммы: 10010 11000 10010 0
количество ошибок в расшифровке: 5
в 9-м бите
расшифровка криптограммы: 00010 11010 10010 1
количество ошибок в расшифровке: 6
в 10-м бите
расшифровка криптограммы: 10100 01111 01100 0
количество ошибок в расшифровке: 7
в 11-м бите
расшифровка криптограммы: 10001 11110 10011 0
количество ошибок в расшифровке: 6
в 12-м бите
расшифровка криптограммы: 01100 01011 10001 0
количество ошибок в расшифровке: 10
в 13-м бите
расшифровка криптограммы: 01001 01001 10001 0
количество ошибок в расшифровке: 13
в 14-м бите
расшифровка криптограммы: 11000 10101 10010 1
количество ошибок в расшифровке: 7
в 15-м бите
расшифровка криптограммы: 00000 11110 01101 1
количество ошибок в расшифровке: 9
в 16-м бите
расшифровка криптограммы: 00110 00001 10011 1
количество ошибок в расшифровке: 8
Среднее значение ошибок в дешифрованном сообщении при ошибочном приеме одного бита криптограммы.
Nош.ср. = (9 + 8 + 10 + 9 + 5 + 7 + 4 + 5 + 6 + 7 + 6 + 10 + 13 + 7 + 9 + 8)/16 =11,625%
Количество ошибок после дешифрования больше, чем число ошибок, которые произошли в период времени передачи криптограммы, следовательно, это шифр с размножением ошибок.
Вывод: В данной работе мы изучили структуры и основные свойства блочного шифра, основанного на подстановочно перестановочной сети (Substitution-Permutation Network или SPN), криптоанализа методом тотального перебора ключей и правила принятия решения о правильном ключе при переборе.