МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «воронежский государственный университет» ( фгбоу впо вгу)

Факультет прикладной математики, информатики и механики

Кафедра технической кибернетики и автоматического регулирования

Алгоритм и программа генерации ключевой информации

Дипломная работа

Специальность: 010501 Прикладная математика и информатика

Специализация: 010213 Математическое и программное обеспечение защиты информации

Допущен к защите в ГАК

Зав. кафедрой: __________ д. т. н., профессор Лозгачев Г. И.

Руководитель: __________ к. т. н. доцент Воронков Б. Н.

Выполнил: __________ студент 5-го курса д/о Уваров Р. Л.

Рецензент

Воронеж

2013

Содержание

Список основных сокращений 3

Введение 6

Постановка задачи 7

1. ГПСП в системах защиты информации 8

1.1 ГПСП и шифрование мультимедийных данных 8

1.2 ГПСП и хэширование 10

1.3 ГПСП и криптографические протоколы 10

1.4 Вероятностное шифрование и алгоритм Эль-Гамаля 12

2. Принципы построения и классификация ГПСП 15

2.1 Два варианта построения ГПСП 15

2.2 Криптографические ГПСП 16

2.3 Линейные ГПСП 28

2.4 Нелинейные ГПСП 36

3. Конечные поля и ГПСП 40

3.1 Основные понятия теории конечных полей 40

3.2 Стохастические ГПСП 41

4. Описание программы 54

4.1 Основные сведения 54

4.2 Инструкция по работе с программой 58

Заключение 67

Библиографический список 68

Приложение 69

Список основных сокращений

1. ГПСП – генератор псевдослучайной последовательности.

2. ПСП – псевдослучайная последовательность.

3. СБИС – сверхбольшая интегральная схема.

4. LFSR – Linear Feedback Shift Register (регистр сдвига с линейной обратной связью).

5. RFSR – Random Feedback Shift Register (стохастический генератор псевдослучайной последовательности).

6. БУ – блок умножения.

7. OFB - Output FeedBack (режим обратной связи вывода).

8. БИС - большая интегральная схема.

9. CRC - Cyclic Redundancy Check (алгоритм нахождения циклического избыточного кода).

10. MDC - Modification Detection Code (код проверки целостности сообщения).

11. CBC - Cipher Block Chaining (режим сцепления блоков шифротекста).

Введение

Сфера применения генераторов псевдослучайных последовательностей (ГПСП) чрезвычайно широка. Можно выделить, на­пример, следующие области их использования:

• космическая связь;

• коды, обнаруживающие и исправляющие ошибки;

• встроенное самотестирование сверхбольшой интегральной схемы (СБИС);

• защита информации и др.

Качественные псевдослучайные последовательности, являясь по своей сути детерминированными, обладают, тем не менее, практически всеми свойствами реализаций истинно случайных процессов и успешно их заменяют, так как случайные последова­тельности чрезвычайно сложно формировать.

Настоящая работа посвящена в первую очередь ГПСП, ориентированным на использование в системах защиты информации от случайных и умышленных деструктивных воз­действий. Вначале рассматриваются общие принципы про­ектирования непредсказуемых ГПСП, требования к таким устройствам, описываются основные строительные бло­ки, используемые при их создании. Уделяется внимание конгру­энтным генераторам, регистрам сдвига с линейными (LFSR) и нелинейными обратными связями. Далее рассматри­вается важнейший класс ГПСП, а именно последовательности, формируемые генераторами, функционирующими в конечных полях. И в завершении целиком посвящена теории стохастических ГПСП (RFSR), основными достоинствами которых являются эффективная программная и аппаратная реализация, высокое быстродействие. По этим параметрам RFSR очень незна­чительно уступают LFSR, при этом в отличие от последних являются нелинейными и обладают всеми свойствами криптографи­ческих ГПСП. Приво­дятся сведения о разработанной программе, предназначенной для генерации ПСП.