Лабораторная работа №8

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ

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 №8

Дифференциальный криптоанализ блочного шифра

(тема отчета)

Информационная безопасность (10.03.01)

(код и наименование направления/специальности)

Студент группы ИКБ-06:

Ерохин А.Г.

(Ф.И.О.) (подпись)

Д.т.н., проф. каф. ЗСС:

Яковлев В.А.

(Ф.И.О.) (подпись)

Цель работы: Изучение принципа дифференциального криптоанализа блочных шифров, реализованных по схеме SPN.

Задание:

1. Произвести вычисления разностных характеристик S-box «учебного шифра», построенного на основе схемы SPN.

2. Построить сквозную дифференциальную характеристику шифра.

3. Произвести вычисление элементов 5-го раундового ключа шифра SPN, используя дифференциальный криптоанализ.

Ход выполнения лабораторной работы:

Выбрали 2 произвольных разности для входа S-box и для каждой из них рассчитали вероятности появления 2-х произвольно заданных выходных разностей (рис.1-рис.2).

Рисунок 1 – Первая произвольная разность

Рисунок 2 – Вторая произвольная разность

Следующим шагом задали 7-битный ключ шифра SPN: 1001101. Получили раундовые ключи в результате генерации (рис.3).

Рисунок 3 – Исходный ключ и раундовые ключи

Далее необходимо построить сквозную разностную характеристику. В данном отчёте дифференциальный анализ выполняется по варианту 10, исходные данные которого представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные

№ вар.	1раунд	2 раунд	3 раунд
10	S12	S23	S32, S33

Рисунок 4 – Сквозная разностная аппроксимация

Проверили полученную в программе вероятность с помощью расчётов:

Следующим шагом задали число N=100 пар сообщение/криптограмма, с разностью сообщений

используемых при дифференциальном криптоанализе (рис.5).

Рисунок 5 – Результат криптоанализа при N=100 пар

Повторили пункт для N=500 пар (рис.6)

Рисунок 6 – Результат криптоанализа при N=500 пар

Повторили пункт для N=5000 пар (рис.7)

Рисунок 7 – Результат криптоанализа при N=5000 пар

Вывод: В ходе выполнения лабораторной работы изучили принцип дифференциального криптоанализа блочных шифров, реализованных по схеме SPN. Дифференциальный криптоанализ – это метод анализа блочных шифров, который опирается на изучение изменений входных и выходных блоков при изменении входных данных на нескольких раундах шифрования. Для повышения устойчивости от дифференциального криптоанализа следует увеличить количество раундов шифрования и использовать более сильные ключи шифрования.

Санкт-Петербург 2023 г