2. Инструкция по работе с программой

В программе реализован механизм генерации криптографически стойкой ключевой последовательности и дальнейшее её наглядное тестирование, на основании которого делаются заключения о степени близости свойств анализируемой и истинно случайной последовательностей.

В начале работы для генерации ключевой последовательности необходимо задать константу смещения (по стандарту 3073). После этого необходимо нажать кнопку с надписью «Сгенерировать». На форме в поле «Сгенерированная ключевая ПСП»

После запуска программы в поле «Сгенерированная ключевая ПСП» отобразиться ключевая последовательность, которая была сформирована с помощью переменной, заданной в поле «Константа смещения» (по стандарту 3073) автоматически. Для генерации другой последовательности необходимо нажать кнопку «Очистить» для очистки поля результата «Сгенерированная ключевая ПСП», задать параметр смещения «Константа смещения», либо оставить его без изменений и нажать кнопку «Сгенерировать», на открытом текстовом поле отобразится новая сгенерированная ключевая последовательность. Если поле до этого не было очищено, то последовательность будет добавлена в следующую строку после уже находящейся в текстовом поле информации.

При необходимости открыть сформированную ранее тестируемую последовательность, необходимо нажать «Файл» → «Открыть», для сохранения текущей - «Файл» → «Открыть», либо «Файл» → «Открыть как…» в зависимости от необходимости задания имени файла. Для итогового сохранения 77-разрядного ключа в текстовый файл необходимо нажать «Сохранить ключ».

Далее рассмотрим варианты тестирования ключевых последовательностей, обязательно чтобы в поле «Сгенерированная ключевая ПСП» находилась созданная ранее или открытая из файла одна или несколько ключевых последовательностей.

Графические тесты.

1. Тест «Гистограмма распределения элементов».

Данный тест позволяет оценить равномерность распределения символов в исследуемой последовательности, а так же определить частоту появления конкретного символа. Строится гистограмма следующим образом. В исследуемой последовательности подсчитывается, сколько раз встречается каждый элемент, после чего строится график зависимости числа появлений элементов от их численного представления. Для того чтобы последовательность удовлетворяла свойствам случайности, необходимо, чтобы в ней присутствовали все возможные элементы рассматриваемой разрядности, при этом разброс частот появления символов стремился к нулю. В противном случае последовательность не является случайной.

Окно с результатом тестирования приведено на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Окно результата работы теста «Гистограмма распределения элементов»

2. Тест «Распределение на плоскости».

Данный тест предназначен для определения зависимостей между элементами исследуемой последовательности. Построение распределения на плоскости осуществляется следующим образом. На поле размером (R – разрядность чисел исследуемой последовательности) наносятся точки с координатами (x_i; x_i+1), где x_i – элементы исследуемой последовательности x, n – длина последовательности. Далее анализируется полученная картина. Если между элементами последовательности отсутствуют зависимости, то точки на поле расположены хаотично. Если на поле присутствуют зависимости, наблюдаются «узоры» - последовательность не является случайной. Для последовательностей большой длины хорошим результатом является абсолютно черное поле.

Окно с результатом тестирования приведено на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Окно результата работы теста «Распределение на плоскости»

3. Тест «Проверка на монотонность».

Данный тест позволяет оценить равномерность распределения символов в исследуемой последовательности на основе анализа длин участков невозрастания и неубывания элементов последовательности. Построение производится следующим образом. Исследуемая последовательность графически представляется в виде следующих друг за другом непересекающихся участков невозрастания и неубывания элементов последовательности. У последовательности, чьи статистические свойства близки к свойствам истинно случайной последовательности, вероятность появления участка невозрастания (неубывания) определенного размера зависит от его длины: чем больше длина, тем меньше вероятность. В противном случае последовательность не является случайной.

Окно с результатом тестирования приведено на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Окно результата работы теста «Проверка на монотонность»

4. Тест «Проверка серий».

Данный тест позволяет оценить равномерность распределения символов в исследуемой последовательности на основе анализа частоты появления нулей и единиц и серий, состоящих из k-бит. Построение осуществляется следующим образом. Подсчитывается, сколько раз встречаются нули, единицы, серии-двойки (00, 01, 10, 11), серии-тройки (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111) в битовом представлении исследуемой последовательности. Полученные результаты представляются в графическом виде. У последовательности, чьи статистические свойства близки к свойствам истинно случайно последовательности, разбросы между числом появлений нулей и единиц, между числом появлений серий пар каждого вида и между числом появления серий-троек каждого вида должны стремиться к нулю. В противном случае последовательность не является случайной.

Окно с результатом тестирования приведено на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Окно результата работы теста «Проверка серий»