Класифікація перестановок зі спеціальними властивостями та оцінка потужності класів

Содержание

Слайд 2

Актуальність

Підстановки, що досліджуються в роботі, є підключами найбільш поширених систем криптографічного захисту

Актуальність Підстановки, що досліджуються в роботі, є підключами найбільш поширених систем криптографічного
інформації у ХХ сторіччі - роторних шифрувальних машин
Модифіковані системи роторного шифрування застосовуються і сьогодні
Перестановки та підстановки є базовими криптографічними перетвореннями в сучасних системах захисту інформації, від якості яких залежить стійкість та ефективність систем захисту

Слайд 4

Мета, об'єкт та предмет дослідження

Мета дослідження:
класифікація підстановок в ключах роторних шифрувальних

Мета, об'єкт та предмет дослідження Мета дослідження: класифікація підстановок в ключах роторних
машин в залежності від їх криптографічних характеристик
експериментальне отримання статистичних оцінок потужностей класів для підстановок різного розміру
Об'єкт дослідження: ключі зашифрування у роторних машинах та їх модифікаціях
Предмет дослідження: криптографічні характеристики підстановок над алфавітами

Слайд 5

Завдання

Провести огляд та аналіз опублікованої літератури за тематикою
Ввести поняття криптографічної характеристики перестановки

Завдання Провести огляд та аналіз опублікованої літератури за тематикою Ввести поняття криптографічної
та запропонувати класифікацію перестановок за їх характеристиками
Створити програму для реалізації розбиття множини усіх перестановок різних розмірів на класи
Методом статистичного моделювання оцінити потужності отриманих класів та ймовірність вибору випадкової перестановки с заданою характеристикою
Перевірити якість оцінки потужності

Слайд 6

Перестановки “без перепайок” та їх кількість

Означення. Перестановка (i0,  i1, … , in-1)

Перестановки “без перепайок” та їх кількість Означення. Перестановка (i0, i1, … ,
множини {0, 1, … , n-1} є перестановкою “без перепайок”, якщо
∀ k, l ∈ {0, 1, … , n-1}: k + ik (mod n) ≠ l + il (mod n), k ≠ l
Відомі результати та їх автори
Таблиця точних значень Pn для непарних n від 1 до 19 та оцінки Pn для n = 25, 35, 45, 55, ∞
(Cooper C., Gilchrist R., Kovalenko I.N., Novacovic D. - Deriving the number of good permutations with applications to cryptography)
Доведено, що для n ≥ 75: 413.099e-0.9883n ≤ Pn ≤ 267.384e-0.9825n
(Кузнецов Н.Ю. Применение ускоренного моделирования к нахождению количества “хороших” перестановок)

Слайд 7

Для заданої перестановки (i0,  i1, … , in-1) множини {0, 1, …

Для заданої перестановки (i0, i1, … , in-1) множини {0, 1, …
, n-1} характеристика шукається наступним чином:
Знайти послідовність (j0, j1, … , jn-1), де jm = m + im (mod n)
Представити отриману послідовність у вигляді мультимножини {0k0, 1k1, … , (n-1)kn-1}
Знайти характеристику (α0, α1, … , αn), де α0 – кількість нулів серед чисел km, m=0,1,2,..,n-1, α1 – кількість одиниць і так далі

Побудова характеристики (α0, α1, … , αn)
перестановки (i0,  i1, … , in-1)

Слайд 8

Властивості характеристик перестановки

Для {k0, k1, … , kn-1):
n
Σ ki = n
i=1
Для

Властивості характеристик перестановки Для {k0, k1, … , kn-1): n Σ ki
(α0, α1, … , αn):
n+1
Σ iαi = n
i=1

Приклади характеристик перестановки

Перестановка без “паралельних перепайок”: (0, n, 0, 0, … , 0)
Перестановка з виродженою характеристикою: (n-1, 0 , … ,0, 1)

Слайд 9

Алгоритм генерування випадкової перестановки

Вхід: множина {0, 1, … , n-1}
Для всіх і

Алгоритм генерування випадкової перестановки Вхід: множина {0, 1, … , n-1} Для
від n-1 до 1:
Обрати j ∈ {0, 1, … , i} - випадкове число
Поміняти місцями i-тий та j-тий елементи
Вихід: випадкова перестановка

Слайд 10

Алгоритм отримання статистичних оцінок потужностей класів

Вхід: множина {0, 1, … , n-1}
Встановити

Алгоритм отримання статистичних оцінок потужностей класів Вхід: множина {0, 1, … ,
кількість експериментів N - велике число
Поки N ≥ 0:
Побудувати випадкову незалежну перестановку (i0,  i1, … , in-1)
Для перестановки (i0,  i1, … , in-1) знайти характеристику (α0, α1, … , αn)
Якщо характеристика (α0, α1, … , αn) не зустрічалася на попередніх ітераціях, встановити лічильник с = 1.
Інакше - збільшити с на 1
3. Для кожного отриманого класу за допомогою точкової оцінки с побудувати довірчий інтервал для потужності класу, використовуючи метод Монте-Карло і апроксимацію біноміального розподілу пуассоновим та гауссовим розподілами
Вихід: інтервальні оцінки потужностей класів з різними характеристиками

Слайд 11

Кількість перестановок “без перепайок”

Кількість перестановок “без перепайок”

Слайд 12

Порівняння кількості перестановок “без перепайок”

Порівняння кількості перестановок “без перепайок”

Слайд 13

Деякі класи перестановок довжини 11

Деякі класи перестановок довжини 11

Слайд 14

Характеристики перестановок довжини 26 та 33

Характеристики перестановок довжини 26 та 33

Слайд 15

Висновки
Введено поняття характеристики перестановки, що узагальнює поняття перестановки “без паралельних перепайок”
Розроблено алгоритм

Висновки Введено поняття характеристики перестановки, що узагальнює поняття перестановки “без паралельних перепайок”
та програма для побудови класів перестановок довільного порядку за їх характеристиками
Методом статистичного моделювання отримано точечні та інтервальні оцінки потужності класів для перестановок довжини 11, 26, 30, 31, 32, 33, 45 та 55 з різними характеристиками. Перевірена якість оцінок.
Показано, що ймовiрнiсть випадково вибрати перестановку з високими криптографiчними властивостями швидко зменшується з ростом порядку перестановки
Имя файла: Класифікація-перестановок-зі-спеціальними-властивостями-та-оцінка-потужності-класів.pptx
Количество просмотров: 17
Количество скачиваний: 0