Построение и исследование систем защиты информации на основе кодов в проектных метриках

• Автор: Самохина, Марина Андреевна
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Оглавление

Список используемых сокращений

Введение

1 Необходимые сведения о системах защиты информации и теории

кодирования

1.1 Основные понятия криптографии .

1.1.1 Симметричные криптосистемы

1.1.2 Алгоритмы с открытым ключом.

1.1.3 Криптоанализ

1.1.4 Стойкость криптосистем

1.2 Основные понятия теории кодирования

1.2.1 Блоковое и поточное кодирование.
1.2.2 Нормы, метрики и кодовые расстояния.
1.2.3 Линейные коды.
1.2.4 Ранговые коды.
1.2.5 Стирания
2 Классические криптосистемы,
построенные на линейных кодах
2.1 Криптосистема МакЭлиса.
2.2 Криптоанализ системы МакЭлиса
2.3 Криптосистема Нидеррайтера.
2.4 Атака па криптосистему Нидеррайтера
2.5 Сравнение систем МакЭлиса и Нидеррайтера.
3 Проективные метрики
3.1 Проективные метрики
3.2 Примеры проективных метрик.
3.3 Коды в проективных метриках
3.3.1 Коды в метрике на основе матрицы Вандермонда .
3.3.2 Коды в метрике на основе матрицы Фробениуса . .
3.3.3 Декодирование в метрике на основе матрицы Фробениуса
4 Анализ модификаций криптосистем
на линейных кодах
4.1 Модификация криптосистемы МакЭлиса.
4.1.1 Криптосистема ГГТТ.
4.1.2 Криптоанализ системы ГГТТ .
4.1.3 Атака Гибсона
4.1.4 Атака Овербска.
4.2 Модификации классической схемы
Нидеррайтера.
4.2.1 Криптосистема с дополнительной шумовой матрицей
4.2.2 Криптоанализ системы с дополнительной шумовой матрицей .
4.2.3 Криптосистема на основе метрики Вандермонда . .
4.2.4 Криптоанализ системы, основанной на метрике Вандермонда.
5 Новая криптосистема на основе метрики, ассоциированной
с матрицей Фробениуса
5.1 Структура новой криптосистемы
5.2 Алгоритм реализации новой криптосистемы .
5.2.1 Модуль инициализации.
5.2.2 Модуль шифрования
5.2.3 Модуль расшифрования.
5.3 Моделирование криптосистемы на основе
метрики Фробениуса.
5.4 Криптоанализ новой системы
6 Построение системы передачи и защиты от несанкционированного
доступа
6.1 Новая криптосистема в канале с шумами.
6.2 Ограничения работы криптосистемы
при исправлении ошибок канала.
6.3 Сравнение с комплексом систем .
6.4 Применение новой интегрированной системы
для защиты передаваемых видеоизображений .
6.4.1 Результаты применения алгоритмов повой криптосистемы
6.4.2 Согласование новой системы со стандартами
6.4.3 Возможные способы увеличения быстродействия . .
6.4.4 Применение симметричного алгоритма
ГОСТ 7
6.4.5 Применение симметричного алгоритма
Заключение.
Список литературы


Пятая глава посвящена описанию новой криптосистемы на основе метрики, ассоциированной с матрицей Фробениуса. Подробно рассматривается структура криптосистемы в целом. Особое внимание уделяется построению кода и доказательству существования алгоритма быстрого декодирования. Описан алгоритм построения криптосистемы. Основная идея криптосистемы заключается в том, чтобы замаскировать кодовый вектор вектором искусственной ошибки, которая имеет большой ранг в новой метрике. Далее проводится криптоанализ предлагаемой новой криптосистемы. К рассмотренной криптосистеме применимы два основных вида атак: прямые и структурные атаки. Структурные атаки - это различные модификации атаки Гибсона, адаптированные к модификациям криптосистемы, и варианты атаки С и дел ьм и кова-Шестакова. При оценке трудоемкости каждой из атак необходимо учитывать размер открытого ключа. Проведенный криптоанализ показал, что для самого успешного структурного алгоритма атаки вычислительная сложность составит порядка при размере открытого ключа байт. На сегодняшний день это является более чем достаточным, чтобы считать, что криптосистема является стойкой. Шестая глава посвящена применению криптосистемы на основе метрики. Фробениуса в системах передачи и защиты от несанкционированного доступа. Приводится описание системы одновременной помехозащиты и защиты от несанкционированного доступа. Рассматривается работа новой криптосистемы в системе защиты информации при передаче видеоизображений. Для исправления ошибок канала нужно наложить дополнительные ограничения на выбор матриц в модуле инициализации. Необходимо собрать статистику и, предварительно проанализировав ее, определить характер ошибок и осуществить модификацию криптосистемы с целыо исправления ошибок. Новая криптосистема использована в работе над контрактом номер / от в главе «Разработка и исследование си гнал ьно-кодовых конструкций для передачи и защиты меняющихся изображений». В работе показано, что криптосистема может успешно применяться как часть системы с открытым ключом для передачи и защиты меняющихся изображений. В шестой главе представлены результаты исследования алгоритмов повой криптосистемы как части системы для передачи и защиты меняющихся изображений в каналах с шумами. Быстродействие новой криптосистемы превышает быстродействие стандартной криптосистемы RSA в раз и позволяет осуществлять не только защиту передаваемой информации от нелегального доступа, по и исправлять ошибки канала. Скорость шифрования в системе можно заметно увеличить, осуществляя шифрование изображения с помощью более производительных симметричных алгоритмов, а шифрование сеансового ключа осуществлять уже при помощи предлагаемой системы. Но такая модификация может быть применена только для случая канала без шума. Например, при использовании в качестве симметричного алгоритма AES или ГОСТ 7-. При применении одного из симметричных алгоритмов и выборе соответствующих параметров ассиметричной криптосистемы можно гарантировать передачу изображения в формате стандарта телевидения высокой четкости. В данной главе приводятся сведения о системах защиты информации, необходимые гз работе для полноты изложения. Также приводится описание основных принципов теории кодирования, которые необходимы для описания построения криптосистем, основанных на линейных кодах. Содержание главы основано на материалах [), [2], |3), [7|, [6], [|. Пусть отправителю необходимо послать сообщение получателю так, чтобы сохранить сообщение в тайне. Необходимо сделать так, чтобы третья сторона, перехватившая сообщение, не смогла прочесть его. Одной из основных задач криптографии является как раз преобразование передаваемых сообщений к защищенному формату. Открытый текст - исходные данные, передаваемые без использования криптографии. Шифртекст- шифрованный (закрытый) текст - данные, полученные после применения криптосистемы с указанным ключом. Криптосистема - семейство обратимых преобразований открытого текста в шифрованный. Ключ - параметр шифра, определяющий выбор конкретного преобразования данного текста.