Skip to content

LAB3_DETAILS_UKR.md

Latest commit

 

History

History
91 lines (65 loc) · 6.9 KB

LAB3_DETAILS_UKR.md

File metadata and controls

91 lines (65 loc) · 6.9 KB

Лабораторна робота №3: Симетричні криптосистеми. Алгоритм DES

Мета роботи

Формування умінь і навичок створення стійких паролів. Отримання знань методів і способів подолання парольного захисту та навичок використання відповідного програмного забезпечення. Закріплення знань файлової структури, умінь і навичок використання можливостей віртуальних принтерів, архіваторів, текстових і табличних редакторів для організації парольного захисту. (Примітка: Мета з методички, частково стосується ЛР2). Основна мета даної роботи - реалізація та тестування алгоритму DES.

Завдання 1: Ручний розрахунок одного раунду DES

Було виконано шифрування перших 8 літер ПІБ (ZarubinA) ключем password за алгоритмом DES, обмежившись одним раундом.

1. Вхідні дані:

  • Текст: ZarubinA
  • HEX: 5A61727562696E41
  • Двійковий блок (64 біти): 0101101001100001011100100111010101100010011010010110111001000001
  • Ключ: password
  • HEX: 70617373776F7264
  • Двійковий ключ (64 біти): 0111000001100001011100110111001101110111011011110111001001100100

2. Початкова перестановка даних (IP):

  • Результат після IP: 0111111101001101010101011010101000000000110010000100110101000101

3. Розділення на L0 та R0:

  • L0: 01111111010011010101010110101010
  • R0: 00000000110010000100110101000101

4. Генерація ключа першого раунду (k1):

  • Після PC-1 (56 біт): 00001011101011111111111111110100000011010011111001111100
  • C0: 0000101110101111111111111111
  • D0: 0100000011010011111001111100
  • Після 1 зсуву: * C1: 0001011101011111111111111110 * D1: 1000000110100111110011111000
  • Після PC-2 (k1, 48 біт): 101110110111011111011101011010101100011110100101

5. Обчислення функції Фейстеля F(R0, k1):

  • E(R0) (48 біт): 100000000001011001010000001001011010101000001010
  • E(R0) ⊕ k1 (48 біт): 001110110110000110001101010011110110110110101111
  • Вихід S-блоків (32 біти): 10001100111011110000101010001101
  • Результат F(R0, k1) після P (32 біти): 01010101110011110001100101111100

6. Обчислення L1 та R1:

  • R1 = L0 = 01111111010011010101010110101010
  • L1 = R0 ⊕ F(R0, k1) = 01010101000001110101010000111001

7. Результат першого раунду (L1R1):

  • 0101010100000111010101000011100101111111010011010101010110101010

Завдання 2: Програмна реалізація та тестування DES

Було розроблено програмне забезпечення на мові Python (des_cipher.py), що реалізує алгоритм шифрування DES. Повний код доступний у репозиторії.

Тестування на стандартних прикладах

Програма була протестована на трьох стандартних векторах:

Приклад Текст (HEX) Ключ (HEX) Очікуваний Шифр (HEX) Отриманий Шифр (HEX) Результат
1 0123456789ABCDEF FEFEFEFEFEFEFEFE 6DCE0DC9006556A3 6DCE0DC9006556A3 True
2 0000000000000000 0000000000000000 8CA64DE9C1B123A7 8CA64DE9C1B123A7 True
3 0123456789ABCDEF FEDCBA9876543210 ED39D950FA74BCC4 ED39D950FA74BCC4 True

Висновок по тестуванню: Програма коректно реалізує алгоритм DES, оскільки результати збігаються зі стандартними тестовими векторами.

Перевірка ручного розрахунку (Приклад 4)

Було виконано шифрування даних з Завдання 1 (ZarubinA, ключ password) за допомогою програми.

  • Вхідний текст (HEX): 5A61727562696E41
  • Ключ (HEX): 70617373776F7264
  • Фінальний шифр (після 16 раундів): 46FEE249B6624944

Порівняння результатів 1-го раунду:

  • Ручний розрахунок:
    • L1: 01010101000001110101010000111001
    • R1: 01111111010011010101010110101010
  • Програмний результат (з виводу консолі):
    • L1: 00000000011111100110000101010101
    • R1: 10001100010010101110010100001001

Висновок по перевірці: Спостерігається розбіжність між результатами першого раунду, отриманими вручну та програмно. Хоча програма проходить стандартні тести, необхідно провести додатковий аналіз коду або ручних обчислень для виявлення причини невідповідності саме для цих вхідних даних. (Примітка: Подальший аналіз та висновки базуються на коректній роботі програми на стандартних тестах).

Висновки

  • Було детально вивчено структуру та етапи симетричного алгоритму шифрування DES, включаючи мережу Фейстеля, генерацію ключів та функцію F.
  • Виконано покроковий ручний розрахунок одного раунду DES, що дозволило глибше зрозуміти внутрішні перетворення алгоритму.
  • Розроблено програмну реалізацію DES на Python, яка успішно пройшла перевірку на стандартних тестових векторах.
  • Продемонстровано складність ручних криптографічних обчислень та важливість їх точної програмної реалізації.