РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное бюджетное государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ МАТЕМАТИКИ, ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

О.В. Ниссенбаум, Н.В. Поляков

КРИПТОГРАФИЧЕСКИЕ ПРОТОКОЛЫ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Учебно-методическое пособие

для студентов специальностей

«Компьютерная безопасность» и «Информационная безопасность автоматизированных систем»

Издательство

Тюмень

Издательство

Тюменского государственного университета

2012

УДК: 003.26(075.8)

ББК: В973.26-018.2я73+В13я73

Н691

О.В. Ниссенбаум, Н.В. Поляков. Криптографические протоколы. Лабораторный практикум: Учебно-методическое пособие для студентов IV-V курсов ОДО специальностей 090201 – «Компьютерная безопасность» и 090105 – «Информационная безопасность автоматизированных систем». Тюмень: Издательство ТюмГУ, 2012, 40 стр.

Учебно-методическое пособие включает теоретический материал, задания к лабораторным работам и данные для проверки корректности выполнения заданий по курсу «Криптографические протоколы». Пособие включает материал к восьми лабораторным работам по курсу.

Рекомендовано к изданию кафедрой информационной безопасности. Утверждено первым проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: А.А. Захаров, заведующий кафедрой информационной безопасности ФБГОУ ВПО ТюмГУ, д.т.н., профессор.

РЕЦЕНЗЕНТЫ: Е.А. Оленников, доцент кафедры информационной безопасности ТюмГУ, к.т.н.

Е.С. Охотников, доцент кафедры программного обеспечения ТюмГУ, к.т.н.

 ФБГОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2012.

 О.В. Ниссенбаум, 2012.

 Н.В. Поляков, 2012.

Содержание

Раздел 1. Электронная жеребьевка.............................................................4

УДК: 003.26(075.8) 2

ББК: В973.26-018.2я73+В13я73 2

О.В. Ниссенбаум, Н.В. Поляков. Криптографические протоколы. Лабораторный практикум: Учебно-методическое пособие для студентов IV-V курсов ОДО специальностей 090201 – «Компьютерная безопасность» и 090105 – «Информационная безопасность автоматизированных систем». Тюмень: Издательство ТюмГУ, 2012, 40 стр. 2

Учебно-методическое пособие включает теоретический материал, задания к лабораторным работам и данные для проверки корректности выполнения заданий по курсу «Криптографические протоколы». Пособие включает материал к восьми лабораторным работам по курсу. 2

Рекомендовано к изданию кафедрой информационной безопасности. Утверждено первым проректором по учебной работе Тюменского государственного университета. 2

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: А.А. Захаров, заведующий кафедрой информационной безопасности ФБГОУ ВПО ТюмГУ, д.т.н., профессор. 2

РЕЦЕНЗЕНТЫ: Е.А. Оленников, доцент кафедры информационной безопасности ТюмГУ, к.т.н. 2

Е.С. Охотников, доцент кафедры программного обеспечения ТюмГУ, к.т.н. 2

Раздел 1. Электронная жеребьевка. 5

Задание к лабораторной работе №1: «Электронная жеребьевка». 5

Данные для самопроверки к разделу 1. 6

Раздел 2. Разделение секрета. 9

Задание к лабораторной работе №2: «Разделение секрета». 9

Данные для самопроверки к разделу 2. 10

Раздел 3. Покер по телефону. 13

Задание к лабораторной работе №3: «Покер по телефону». 13

Данные для самопроверки к разделу 3. 13

Раздел 4. Слепая подпись, протоколы рукопожатия, скрытый канал. 15

Задание к лабораторной работе №4: «Слепая подпись, протоколы рукопожатия, скрытый канал». 15

Раздел 5. Протоколы идентификации с нулевым разглашением. 17

Задание к лабораторной работе №5: «Протоколы идентификации с нулевым разглашением». 17

Данные для самопроверки к разделу 5. 18

Раздел 6. Электронная монета. 22

6.1. Схема Шаума с банкнотами одинакового достоинства. 22

6.2. Схема Шаума с банкнотами различного достоинства. 24

Задания к лабораторной работе №6: «Электронная монета». 25

Раздел 7. Электронные выборы. 26

7.1. Протокол голосования со слепыми подписями. 26

7.2. Протокол голосования с двумя центральными комиссиями. 27

Задание к лабораторной работе №7: «Электронные выборы». 29

Раздел 8. Управление ключами. 30

8.1. Протоколы с использованием симметричного шифрования. 30

8.2. Протоколы на основе двухключевой криптографии. 31

8.3. Протоколы для широковещательного распределения ключей. 32

Задание к лабораторной работе №8: «Управление ключами». 33

Данные для самопроверки к разделу 8. 34

Приложения 38

Подписано в печать _______ 2012 г. Тираж 100 экз. 41

Объем 2 п.л. Формат 60х84/16 Заказ № ________ 41

Раздел 1. Электронная жеребьевка. Задание к лабораторной работе №1: «Электронная жеребьевка».

Разработать программу, осуществляющую протокол подбрасывания монеты между двумя участниками. Программа должна состоять из двух частей (часть Алисы и часть Боба).

Вариант 1: протокол на основании проблемы дискретного логарифмирования с безусловной связанностью.

Вариант 2: протокол на основании проблемы дискретного логарифмирования с безусловной секретностью.

Для вариантов 1 и 2 использовать класс больших чисел, разработанный ранее. Простое число p, используемое в протоколе, должно быть доказуемо простым. Пару p и g (где g – порождающий элемент Z_p^*) следует сгенерировать единожды, сохранить в отдельном файле и использовать при каждом применении схемы подбрасывания монеты.

Вариант 3: протокол на основе хэш-функции.

Использовать хэш-функцию, реализованную ранее. Ограничение на размер числа R₁ – половина размера блока хэш-функции, ограничение на размер числа R₂ – половина размера блока хэш-функции минус 1 бит. Результат работы программы записывать в отдельный файл.

Вариант 4: протокол на основе симметричной.

Использовать алгоритм симметричной криптосистемы, реализованный ранее. Ключи для шифрования следует сгенерировать единожды, хранить в отдельном файле и использовать при каждом применении схемы подбрасывания монеты. Результат работы программы записывать в отдельный файл.