Разработка алгоритмов и программных средств защиты речевой информации с использованием компрессии на основе дельта-преобразований второго порядка

• Автор: Дордопуло, Алексей Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.17, 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 182 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ РЕЧЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ.

1.1. Методы защиты аналоговых речевых сообщений

1.2. Методы защиты цифровых сообщений

1.2.1. Перестановки

1.2.2. Подстановки.

1.2.3. Гаммирование

1.3. Влияние энтропии и избыточности на стойкость шифров.

1.4. Критерии оценки криптографических алгоритмов

1.5. Итеративные блочные шифры.

1.6. Постановка задачи исследования
1.7. Выводы
2. СЖАТИЕ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗИРОВАН Н ЫХ ДЕЛЬТАПРЕОБРАЗОВАНИЙ ВТОРОГО ПОРЯДКА
2.1. Об оптимизированных дельтапреобразованиях второго порядка и сжатии информации
2.2. Алгоритм двоичного дельтапреобразования со сглаживанием
2.3. Использование Дпреобразований для решения задачи компрессии речевых сигналов
2.4. Статистические свойства Дпоследовательностей и длина сообщений
2.5. Инвертирование бита
2.6. Свойства Диоследовательностей и использование
криптографических операций для защиты Дпоследовательностей
2.7. Выводы
3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ЗАЩИТЫ ДПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
МОДИФИКАЦИИ АЛГОРИТМА НШШАЕЬ НА ОСНОВЕ ПАРАМЕТРИЗАЦИИ АЛГОРИТМ А1.
3.1. Обоснование выбора алгоритма
3.2. Математическая основа алгоритма Яцпсае
3.3. Описание алгоритма
3.4. Разработка схемы управления ключами.
3.5. Оценка влияния схемы параметризации на стойкость алгоритма
3.6. Описание программной модели алгоритма А1
3.7. Выводы
4. АЛГОРИТМ ЗАЩИТЫ РЕЧЕВЫХ СООБЩЕНИЙ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗИРОВАННЫХ ДПРЕОБРАЗОВАНИЙ ВТОРОГО ПОРЯДКА АЛГОРИТМ А2
4.1. Обоснование выбора используемых операций
4.2. Описание алгоритма
4.3. Обоснование выбора минимальной длины ключа
4.4. Оценка стойкости разработанного алгоритма защиты.
4.5. Описание программной модели алгоритма А2.
4.6. Выводы.
5. ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ КРИПТОГРАФИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ ДЕЛЬТАПРЕОБРАЗОВАНИЙ ВТОРОГО ПОРЯДКА.
5.1. Методика и критерии оценки разработанных алгоритмов защиты речевых сигналов
5.2. Экспериментальное исследование свойств Дпоследовательности
5.3. Экспериментальное исследование характеристик генератора УСП.
5.4. Исследование параметров образующего полинома для преобразования ПодстановкаБайт и множителя используемого генератора УСП
5.5. Оценка быстродействия разработанных алгоритмов по сравнению
с существующими блочными шифрами.
5.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Четвертый раздел посвящен разработке симметричного блочного алгоритма защиты компрессированных на основе оптимизированных дельтапреобразований речевых сообщений. На основании проведенного в главе 2 анализа применимости операций криптографических преобразований и свойств дельта-последовательностей предложен алгоритм защиты речевой информации, содержащий операции инверсии бит, подстановки, перестановки и гаммирования и характеризующийся простотой. Основу разрабатываемого алгоритма составляют свойства делыа-последовательностей и перспективные операции криптографических преобразований. Проведена оценка стойкости и быстродействия разработанного алгоритма. Пятый раздел диссертационной работы посвящен анализу результатов имитационного моделирования разработанных алгоритмов криптографической защиты аудиосигналов, компрессированных на основе Д-прсобразований второго порядка. Рассматриваются результаты моделирования разработанных алгоритмов, анализируется их эффективность, приводятся теоретические выкладки, дополняющие результаты моделирования. В завершении подразделов приведены выводы по рассмотренным моделям. В заключении излагаются основные результаты диссертационной работы. Приложения содержат описание методики NIST STS тестирования случайности и равномерности последовательности, описания некоторых криптографических алгоритмов, акты об использовании. В настоящее время проявляется значительная неопределенность базовых понятий в области защиты информации, в связи с чем необходимо ввести классификацию основных понятий и определений, используемых в данной диссертационной работе. Исходным понятием предлагается считать понятие аудиоинформации, которая определяется как любая информация, воспринимаемая слуховым аппаратом человека. Основополагающей составной частью понятия аудиоинформации является речевая информация - аудиоинформация, формируемая речевым аппаратом человека. В связи с этим будем считать, что существуют 2 формы представления аудиоинформации - логическая и материальная. Логической формой представления является аудиосообщеиие (речевое сообщение), обладающее некоторыми информационными характеристиками. Материальной формой представления является сигнал (в данной работе рассматриваются цифровые и аналоговые сигналы). Исторически все методы защиты аналоговых речевых сообщений объединяются одним термином скремблирование, под которым понимается перемешивающее преобразование сигнала. Аналоговые сигналы (речевые, биомедицинские, видео- и телевизионные) являются непрерывными и характеризуются своим спектром (эквивалентным сигналу набором синусоидальных составляющих (гармоник)). Поэтому одним из методов скремблирования являются преобразования речевого сигнала в частотной области: инверсия спектра и частотная перестановка. Третий способ изменения сигнала в частотной области состоит в делении спектра сигнала на N равных поддиапазонов, которые могут переставляться местами друг с другом и инвертироваться. Поскольку имеется N1 возможных перестановок и 2* вариантов инверсий, общее число вариантов преобразования сигнала составит N1*2*. Несмотря на большое количество вариантов перебора, именно небольшое число поддиапазонов является ограничением данного метода, поскольку введение большого числа поддиапазонов связано с практическими трудностями и с искажением сигнала. Кроме того, обычно более % энергии сигнала (для речевых сигналов) сосредоточено в первых двух поддиапазонах, соответствующих первой форманте, что существенно ослабляет стойкость метода, поскольку необходимо найти правильные позиции первых двух поддиапазонов и переместить их на нужные места. Скремблеры с временными перестановками делят аналоговый сигнал на равные промежутки времени, называемые кадрами, каждый из которых делится на фрагменты. Преобразование сигнала осуществляется перестановкой сегментов внутри каждого кадра и перестановкой кадров сообщения. Важным фактором является обоснованный выбор длин кадров и сегментов, т. С другой стороны, длина сегмента серьезно влияет на качество звучания передаваемого сигнала, что объясняется чисто техническими причинами (чем меньше сегмент, тем ниже качество звучания) [].