Введение 4
1 Общие принципы шифрования 5
1.1 Шифрование 5
1.2 Общие сведения о симметричном шифровании 5
1.3 Режимы работы блочных шифров 11
1.4 Виды шифраторов 27
2 Обзор ГОСТ Р 34.12-2015 31
2.1 Общие сведения 31
2.2 Алгоритм блочного шифрования с длиной блока n = 128 бит 32
3 Реализация алгоритма блочного шифрования с длиной блока n=128 бит ... 38
3.1 Описание функционирования модели аппаратного модуля 38
3.2 Обоснование выбора языка описания аппаратуры 38
3.3 Описание среды разработки ModelSim SE 10.1c 40
3.4 Разработка модели аппаратного модуля 43
4 Тестирование модели аппаратного модуля, с помощью набора тестовых
последовательностей 49
4.1 Тестирование S, R и L преобразований 49
4.2 Тестирование алгоритма развертывания ключа 50
4.3 Тестирование алгоритма зашифрования 51
4.4 Тестирование алгоритма расшифрования 52
4.5 Тестирование процесса программы 53
5 Вредные психофизиологические факторы, влияющие на нервную систему
специалиста по защите информации. Методы и средства физической культуры, снижающие их воздействие 55
Заключение 59
Список использованных источников 60
Приложение А. Листинг программы, реализующий алгоритм блочного шифрования с длиной блока n=128 бит 61
Приложение Б. Таблица истинности для S преобразования 86
Приложение В. Листинг программы испытательного стенда 94
Приложение Г. Протокол проверки ВКР в системе «Антиплагиат»
С 2016 года в РФ действует новый стандарт блочного шифрования ГОСТ - Р 34.12 2015, разработанный Центром защиты информации и специальной связи ФСБ России с участием ОАО «ИнфоТеКС». Новый стандарт включает в себя два шифра - для блоков длиной 128 и 64 бита. Эти шифры получили названия «Кузнечик» и «Магма» соответственно. Стоит отметить, что шифр «Магма» - это старый шифр ГОСТ 28147-89 при зафиксированных блоках подстановок. Определенные в стандарте алгоритмы криптографического преобразования предназначены для аппаратной или программной реализации.
Известно, что большинство криптографических операций при аппаратной реализации выполняется быстрее, чем при программной. Также аппаратная реализация шифра надежней программного исполнения, поскольку есть возможность прямой загрузки ключей в шифратор, тем самым снимается угроза перехвата ключей, которые при использовании программных шифраторов циркулируют в оперативной памяти компьютера.
На данный момент существует много программных реализаций шифра «Кузнечик», например, эталонная реализация на языке C, что нельзя сказать об аппаратном исполнении. Тем самым актуальна задача исследования особенностей аппаратной реализации шифра «Кузнечик».
В результате выполнения работы должна быть получена модель аппаратного модуля на языке описания аппаратуры VHDL, реализующая функции криптографического преобразования информации.
В результате работы были рассмотрены общие принципы шифрования, режимы блочных шифров и был рассмотрен ГОСТ Р 34.12-2015.
После этого был реализован алгоритм блочного шифрования с длиной блока n=128 бит, на базисных элементах И, ИЛИ, НЕ. Были проведены результаты тестирования. Выполнено сравнение с помощью набора тестовых последовательностей и установлено, что модель аппаратного модуля работает должным образом.
Далее были рассмотрены вредные психофизиологические факторы, влияющие на нервную систему специалиста по защите информации и методы, снижающие их воздействие.
Результатом выполнения ВКР является полностью протестированная модель аппаратного модуля, который реализует ГОСТ Р 34.12 - 2015 для возможного дальнейшего построения аппаратного модуля или для дальнейшего построения криптопроцессора.
Модель аппаратного модуля подлежит дальнейшему усовершенствованию, но уже на данном этапе разработки установлено, что полученный модель удовлетворяет всем техническим требованиям наложенные на него в техническом задании на данный дипломный проект.
Таким образом, задание на выпускную квалификационную работу выполнено в полном объеме.
