Анализ алгоритмов шифрования в сетях передачи данных

Краткое описание терминологии, используемой в криптологии. Определение места криптографических методов защиты в общей системе обеспечения безопасности информации. Изучение простых шифров и оценка методов их взлома. Методы современного криптоанализа.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

12

Курсовая работа

Анализ алгоритмов шифрования в сетях передачи данных

Содержание

Введение

1. Криптоанализ в контексте криптологии

1.1 Терминология криптологии

1.2 Криптографическая защита, как элемент систем обеспечения безопасности информации

1.3 Исторические шифры и их взлом

1.4 Особенности современной криптологии

1.5 Современная криптография

1.6 Современный криптоанализ

2. Основные методы современного криптоанализа

2.1 Метод грубой силы

2.2 Атаки класса «встреча посередине»

2.3 Дифференциальный криптоанализ

2.4 Линейный криптоанализ

2.5 Временной криптоанализ

2.6 Решеточный криптоанализ

Заключение

Литература

Введение

В настоящее время большую роль в коммуникации занимают электронные технические средства. Информация в больших объемах передается по компьютерным сетям, обрабатывается в ЭВМ и хранится на цифровых носителях. Более того, в связи с информатизацией общества, информация приобретает все более и более значимую роль в жизни людей. В связи с этим, актуальным является вопрос обеспечения безопасности информации при передаче, обработке и хранении ее при помощи ЭВМ. Одним из способов осуществления данной задачи является шифрование данных.

Объектом данного исследования являются алгоритмы шифрования в сетях передачи данных. Предмет исследования - методы криптографического анализа (взлома) шифров. Целью курсовой работы является изучение основных принципов, на которых базируется современный криптоанализ. Невозможно рассматривать анализ алгоритмов шифрования отдельно его объекта, поэтому для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- Определиться с используемой в криптологии терминологией;

- Рассмотреть место криптографических методов защиты в общей системе обеспечения безопасности информации;

- Изучить простые (докомпьютерные) шифры и методы их взлома;

- Выделить особенности современной криптолографии

- Охарактеризовать современный криптоанализ

- Рассмотреть современные методы криптоанализа;

Основным методом выполнения поставленных задач является анализ литературы и электронных ресурсов по данной тематике. Наиболее полное собрание электронных ресурсов по теме собрано по адресу http://ssl.stu.neva.ru/psw/crypto.html.

1. Криптоанализ в контексте криптологии

1.1 Терминология криптологии

В данной курсовой будет использоваться система терминов, приведенная в [1].

Шифр - совокупность обратимых преобразований множества открытых данных на множество зашифрованных данных, заданных алгоритмом криптографического преобразования (криптоалгоритмом).

Ключ - сменный элемент шифра, применяемый для закрытия отдельного сообщения, т.е. конкретное состояние параметров криптоалгоритма, обеспечивающее выбор одного варианта преобразования из совокупности возможных.

Зашифрвоание - преобразование открытых данных в закрытые (зашифрованные) с помощью определенных правил, содержащихся в шифре; расшифрование - обратный процесс.

Шифрование - процесс зашифрования или расшифрвания.

Криптосистема состоит из пространства ключей, пространства открытых текстов, пространства шифротекстов и алгоритмов зашифрования и расшифрования.

Дешифрование - процесс преобразования закрытых данных в открытые при неизвестном ключе и]или неизвестном алгоритме (вскрытие или взлом шифра).

Раскрытие криптоалгоритма - результат работы криптоаналитика, приводящий к возможности эффективного определения любого зашифрованного с помощью данного алгоритма открытого текста.

Стойкость криптоалгоритма - способность шифра противостоять всевозможным попыткам его раскрытия, т.е. атакам на него.

1.2 Криптографическая защита, как элемент систем обеспечения безопасности информации

Безопасность информации это свойство информации противостоять угрозам (хищения, утраты, утечки, уничтожения, несанкц досутпа, копирования, модификации и тд.).

Системы по обеспечению безопасности информации должны реализовывать комплекс всевозможных мер по защите информации, среди которых можно выделить юридические, программо-аппаратные, технические, морально-этические и организационные.

Соответственно, шифрование данных, передаваемых по открытым (неконтролируемым, доступным для нарушителя) каналам, является одной из таких мер. С помощью криптосистем возможно решение следующих задач: [4]

- "классическая задача криптографии" - защита данных от разглашения и искажения при передаче по открытому каналу связи;

- "подпись электронного документа" - защита от отказа от авторства сообщения;

- "вручение заказного письма" - защита от отказа от факта получения сообщения.

Надежность системы обеспечения безопасности определяется ее самым слабым звеном. Стоит отметить, что в реальных системах, при использовании известных проверенных алгоритмов, криптостойкость алгоритма зачастую оказывается бесполезной, из-за ряда ошибок в организации самой системы [3].

1.3 Исторические шифры и их взлом

Идея шифрования текста зародилась достаточно давно. Есть сведения о наличии шифрованных документов в Древней Индии, Древнем Египте, Древней Греции. Как правило, в древние времена использовались так называемые шифры замены и шифры перестановки. [4]

Наиболее известный шифр древности - шифр Цезаря, описанный историком Древнего Рима Светонием. Гай Юлий Цезарь использовал в своей переписке шифр собственного изобретения. Применительно к современному русскому языку он состоял в следующем. Выписывался алфавит: А, Б, В, Г, Д, Е,...,; затем под ним выписывался тот же алфавит, но со сдвигом на 3 буквы влево (см. рисунок 1) [4].

А

Б

В

Г

Д

Е

Е

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ы

Ь

Ъ

Э

Ю

Я

Г

Д

Е

Е

Ж

3

И

И

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ы

Ь

Ъ

Э

Ю

Я

А

Б

В

Рисунок 1 - таблица замены в шифре Цезаря применительно к русскому языку

Для взлома данного шифра можно использовать метод грубой силы (ключ есть размер смещения, то есть для русского алфавита ключевое пространство составляет 33 элемента) или частотный анализ. Последний заключается в подсчете частоты встречаемости определенных символов в зашифрованном сообщении. В последствии, полученные значения можно сравнить со средней частотой появления определенных букв в языке, и определить соответствие. Данный метод может быть применен для многих простых шифров замены и перестановки.

Одним из первых приборов, реализующих шифр перестановки, является так называемый при...