Статистические методы и средства оценки защищённости информации при использовании итеративных блочных шифров

• Автор: Пестунов, Андрей Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Итеративные блочные шифры и методы оценки защищённости информации при их использовании
1.1. Итеративные блочные шифры и их структура
1.2. Подходы к оценке защищённости информации при использовании блочных шифров
1.3. Актуальные проблемы и постановка
задач диссертации
Глава 2. Оценка защищённости информации итеративными блочными шифрами разностным методом
2.1. О строгой единообразной терминологии разностного метода
2.2. Теоретическое исследование влияния веса Хэмминга разности двух величин на вероятность её сохранения после арифметических операций
2.3. Разработка атаки на блочный шифр MARS
2.4. Разработка атаки на блочный шифр CAST-
2.5. Анализ разработанных атак и их сравнение с существующими .
2.6. Оценка сложности разностной атаки в зависимости от параметров итеративного блочного шифра
Глава 3. Статистическое оценивание защищённости информации блочными шифрами при помощи теста “стопка книг”
3.1. Базовые определения и описание теста
3.2. Теоретическое обоснование эффективности теста “стопка книг”
3.3. Экспериментальное обоснование эффективности теста

3.4. Статистический анализ защищённости информации при использовании итеративных блочных шифров
3.5. Описание программного комплекса для статистического оценивания защищённости информации при использовании итеративных блочных шифров “СКАБШ-2012”
Заключение
Литература
Приложение А. Исходный код программного комплекса
“СКАБШ-2012”
А.1. Расчёт характеристик S-блока шифра MARS
А.2. Программа для проверки разностных характеристик шифров
MARS и CAST-
А.З. Моделирование атаки на блочный шифр CAST-
А.4. Реализация статистического теста “стопка книг”
А.5. Программа для статистического анализа защищённости информации блочными шифрами с помощью теста “стопка книг”
А.6. Построение прогноза методом наименьших квадратов
А.7. Оценка сложности разностной атаки в зависимости от параметров блочного шифра

Введение
Актуальность темы. Развитие информационных технологий привело к появлению новых угроз нарушения информационной безопасности, поэтому разработка и совершенствование методов защиты информации в процессе её хранения и передачи является актуальной научно-технической проблемой. Итеративные блочные шифры — это один из методов, часто используемых в системах обеспечения информационной безопасности для защиты конфиденциальности данных, а также для построения хеш-функций и кодов аутентичности сообщений, защищающих информацию от подделок и модификаций.
Важным этапом создания новых и совершенствования существующих итеративных блочных шифров является оценка обеспечиваемой ими защищённости информации. Модели, в рамках которых такую оценку можно получить аналитически, применимы далеко не всегда, поэтому для комплексной оценки защищённости информации производится разработка и моделирование атак, направленных на вычисление секретного ключа или ключей раундов шифра. Научный интерес представляют атаки, оказывающиеся эффективнее существующих хотя бы по одному из общепринятых показателей.
Распространённым статистическим методом оценки защищённости информации, обеспечиваемой блочными шифрами является разностный метод. Несмотря на большое число работ, посвящённых ему, к настоящему моменту не выработана описывающая его строгая терминология, и не формализованы связи между его основными понятиями. Открытой является и задача исследования того, как изменяется разность двух блоков после операций, используемых в раундовых функциях шифров.
С увеличением числа раундов — простых преобразований, итерация которых образует блочный шифр, — повышается степень защищённости, обеспечиваемая шифром, но вместе с тем снижается производительность реализующих его программно-аппаратных средств. Определение оптимального числа

Итеративные блочные шифры используются для генерации псевдослучайных чисел, широко применяющихся как в системах защиты информации, так и при решении ряда других практически важных задач, например, в вероятностных теоретико-числовых методах [7, 36, 44] или в методах Монте-Карло [136]. Отсюда вытекает проблема нахождения баланса не только между производительностью и уровнем защищённости, но и между производительностью и качеством генерируемых шифром псевдослучайных чисел. Кроме того, шифры, обладающие неудовлетворительными статистическими свойствами, не могут обеспечить высокий уровень информационной безопасности, что показано в [26, 33].
1.3.7. Постановка задач диссертации
Исходя из проведённого в настоящей главе анализа вытекает актуальность решения следующих задач.
• Оценка защищённости информации, обеспечиваемой итеративными блочными шифрами, методом разностного анализа.
• Теоретическое обоснование метода разностного анализа и формализация связей и соотношений между его понятиями.
• Теоретическое и экспериментальное исследование эффективности статистических тестов и критериев.
• Оценка защищённости информации итеративными блочными шифрами при помощи статистических тестов и критериев; нахождение зависимости статистических свойств блочных шифров от числа раундов в них.