Построение высокоскоростных квантовых генераторов случайных чисел для систем защиты информации

• Автор: Архангельская, Анна Васильевна
• Шифр специальности: 05.13.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Содержание

Обозначения и сокращения.

Введение

1 Основные характеристики и методы построения ГСЧ.

1.1 Выбор корректной терминологии

1.2 Классификация ГПСЧ и ГСЧ.

1.3 Анализ современных ГПСЧ и ГСЧ

1.4 Выводы.

2 Структура ИСС и ГСЧ, основанных на квантовых событиях.

2.1 Анализ методов построения ГСЧ

2.2 Описание макета ГСЧ

2.3 Блок генерации случайных чисел.
2.4 Применение схемы с затвором генератора ,.
2.5 Обоснование случайности используемого физического процесса .Л
2.6 Выводы.
3 Методы и методика статистического тестирования ГСЧ
3.1 Тестирование двоичных последовательностей
3.2 Критерии принятия решения о прохождении теста
3.3 Методика тестирования ГСЧ с использованием пакета I .
3.4 Методика тестирования недвоичных последовательностей
3.5 Выводы
4 Исследование свойств ИСС и ГСЧ, основанного на измерениях
интенсивности квантовых событий
4.1 Относительные частоты и совместные распределения случайных
величин
4.2 Энтропия и независимость отсчетов ИСС
4.3 Исследование с использованием методики тестирования недвоичных
последовательностей.
4.4 Выводы.
5 Применение разработанного высокоскоростного квантового ГСЧ в средствах защиты информации.
5.1 Рекомендации по применению квантового ГСЧ
5.2 Применение совершенно стойких шифров.
5.3 Одноразовая ЭЦП
5.4 Аутентификация типа запросответ.
5.5 Усовершенствование ключевых расписаний.
5.6 Выводы.
Заключение.
Список использованных источников


Модель высокоскоростного ГСЧ, основанного на разработанном ИСС, выходы которого являются недвоичными величинами. Методика статистического тестирования недвоичных последовательностей, позволяющая исследовать свойства ИСС, основанных на процессах, характеризующихся многозначными величинами, например, интенсивностью физического процесса. Рекомендации по выбору параметров ИСС и ГСЧ, основанных на квантовых событиях. Основные результаты исследований используются в ЗАО «Голлард» при проектировании защищенных систем обработки информации. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на факультете «Информационная безопасность» Московского инженерно-физического института (государственного университета). Результаты работы докладывались на Российской научно-технической конференции «Методы и технические средства обеспечения безопасности информации» (С. Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы информационной безопасности государства, общества и личности» (Томск, г. Международной научно-практической конференции «Информационная безопасность» (Таганрог, г. Всероссийской научной конференции «Проблемы информационной безопасности в системе высшей школы» (Москва, - гг. Международной конференции «Комплексная защита информации» (Суздаль, г. Сибирской научной школе-семинаре с международным участием «Компьютерная безопасность и криптография» - БШЕСКУРТ'Об (Шушенское, г. ГОЕСЛУРТ (Горно-Алтайск, г. Работа поддержана грантом Министерства образования и науки РФ в рамках ведомственной научной программы «Развитие научного потенциала высшей школы» ( г. По тематике работы подана заявка на изобретение № от . По теме диссертации опубликовано печатных работ, в том числе 6 научных статей, из них 5 в изданиях, включенных в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов, и тезисов докладов. В данной главе рассмотрены различные подходы к определению ГСЧ и ГГ1СЧ, проведен их анализ, выбрана терминология, наиболее точно удовлетворяющая существующим требованиям к ГСЧ. Изложены основные подходы к классификации ГСЧ и предложена классификация, отражающая современные характеристики генераторов и методы их построения. В работе проанализирован ряд известных ГСЧ, среди которых генераторы, описанные в стандарте ANSI Х9. DSS, и ГСЧ, основанные на квантовых процессах. Как правило, считают, что детерминированная последовательность конечной длины обладает хорошими псевдослучайными свойствами, если некоторая совокупность статистических критериев [ - ] не позволяет отличить ее от реализации последовательности случайных чисел. Поскольку эго определение нс является математически строгим, был предложен ряд других подходов к формализованному определению термина «случайность», основанных на понятиях вычислимости и алгоритмической сложности. Исторически первый подход - частотный - предложен фон Мизесом (Mises) в начале XX века. Черчем, Колмогоровым и Ловеландом (Loveland) []. Его основная идея состоит в том, что в случайной последовательности должна наблюдаться устойчивость частот встречаемости се элементов. Например, в случайной двоичной последовательности биты 0 и 1 должны встречаться независимо и с равными вероятностями не только в исходной последовательности, но и в любой ее подпоследовательности, выделенной в соответствии с правилом, не коррелированным с исходными данными. Другой подход - сложностной - предложили независимо Колмогоров и Чейтин (Chaitin) Г, ]. Он основан на том, что описание реализации случайной последовательности не может быть существенно короче самой этой реализации (при любом заранее фиксированном способе се описания). Другими словами, случайная последовательность должна иметь сложное строение, а именно, энтропия ее начальных элементов должна быть достаточно велика. Показано, что если в последовательности маю закономерностей, с ростом длины последовательности ее алгоритмическая сложность ненамного превышает ее длину [], т. Третий - количественный - подход развивался Мартин-Лефом (Martin-Lof) []. Он заключается в использовании классической конструкции вероятностного пространства (?