Основы инфмационной безопасности ОИБ / lab_03 / 03_Лабораторная работа ПСП

Лабораторная работа № 3. Генератор псевдослучайной последовательности

Цель работы:

Изучить особенности формирования псевдослучайных последовательностей (ПСП) для использования в потоковых шифрах.

Задание:

1. Составить несколько линейных рекуррентных регистров с обратными связями (ЛРР)

2. Сформировать генератор ПСП на основе нелинейного взаимодействия нескольких ЛРР

3. Изучить характеристики выходной последовательности ЛРР1

4. Изучить характеристики выходной последовательности созданного генератора.

5. Осуществить зашифровывание/расшифровывание открытого текста в ASCII кодировке с повторяющимися буквами, представить основные характеристики

Задание выполнять в программной среде MS Excel (Calc).

Порядок выполнения

1. В соответствии со своим вариантом выбрать из таблицы коэффициенты обратных связей для примитивных полиномов. Записать математические выражения для полиномов. Составить схемотехническую модель для ЛРР1, ЛРР2 и ЛРР3.

2. Сформировать на трёх листах электронной таблицы модели трёх ЛРР: ЛРР1, ЛРР2 и ЛРР3. Модели ЛРР2 и ЛРР3 должны учитывать “случайное” воздействие на сдвиг их содержимого определяемое ЛРР1. Задать любые не нулевые начальные состояния регистров. На листе ЛРР3 смоделировать итоговую ПСП.

3. Рассчитать периоды повторения ПСП для каждого ЛРР и для итоговой ПСП. Рассчитать статистические характеристики выходной последовательности (оценка частот серий длины 1, 2 и 3). Провести два эксперимента по оценке разброса статистических характеристик:

• в зависимости от изменения начального состояния ЛРР

• в зависимости от изменения периода тестирования ПСП в диапазоне 100/200.

4. Составить открытое сообщение в ASCII кодировке из 9 символов, в котором один символ повторяется 3 раза. Составить модель зашифровывания/расшифровывания открытого сообщения. Рассчитать статистические характеристики криптограммы (оценка частот серий длины 1, 2 и 3). Показать результаты зашифровывания повторяющегося символа открытого сообщения.

5. Выполнить транспонирование таблицы результатов зашифровывания/расшифровывания для использования в отчёте.

Замечания и варианты заданий:

1. С хема генератора «стоп­пошёл»

Таблица коэффициентов обратных связей по вариантам заданий. Пример схемотехнической реализация регистра, согласно математическому выражению x³+x²+1 (коэффициенты 1 1 0 1, так как первый и последний коэффициент всегда единицы, то можно для краткости их не записывать) приведена на рас.3. Для данного примера в таблице будет записано: 10.

1^хx³ + 1^хx² + 0^хx¹ + 1^х1 = y

2. С хемотехническая модель ЛРР.

Таблица вариантов заданий (первый и последний коэффициенты всегда 1 и в таблице не приведены).

№ Варианта	1-й ЛРР длина 3	2-й ЛРР длина 4	3-й ЛРР длина 5
1	01	001	0010
2	10	001	0010
3	01	100	0010
4	10	100	0010
5	01	001	0100
6	10	001	0100
7	01	100	0100
8	10	100	0100
9	01	001	0010
10	10	001	0010
11	01	100	0010
12	10	100	0010
13	01	001	0100
14	10	001	0100
15	01	100	0100
16	10	100	0100
17	01	001	0010
18	10	001	0010
19	01	100	0010
20	10	100	0010

Варианты заданий для открытых сообщений:

Вариант	Открытое сообщение	Вариант	Открытое сообщение
1	АБВАГДЕЖА	21
2	БВГДБЕБЖЗ	22
3	ВГВДЕЖВЗИ	23
4	Г	24
5	Д	25
6	Е	26
7	Ж	27
8	З	28
9	И	29
10	К	30
11	Л	31
12	М	32
13	Н	33
14	О	34
15	П	35
16	Р	36
17	С	37
18	Т	38
19	У	39
20	Ф	40

Содержание отчета:

1. Привести данные о вариантах задания, соответствующие математические и схемотехнические модели ЛРР, генератора ПСП.

2. Привести таблицы стохастических оценок ПСП и дать им оценку.

3. Привести таблицы стохастических оценок криптограммы и дать им оценку.

4. Привести транспонированную таблицу результатов зашифровывания/расшифровывания открытого сообщения.

3. Л ист Excel, моделирующий трёхразрядный ЛРР для полинома x³+x²+1. В ячейке F3 вводится параметр периода тестирования ПСП.

4. М оделирование зашифровывания/расшифровывания ASCII символов открытого текста. В ячейке H3 вводится параметр периода тестирования криптограммы.

5. Т ранспонированная матрица моделирования процесса шифрования для первых трёх символов

5