Формирование программно и аппаратно некриптостойкой квитанции – контрольной суммы CRC

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Заочно-вечерний факультет

Кафедра вычислительной техники

Отчет

по контрольной работе

«Сформировать программно и аппаратно некриптостойкую квитанцию - контрольную сумму CRC»

По дисциплине: «Защита информации»

Выполнил: студент группы ЭВМбз-12 Самсонюк О.В.

Проверил: Глухих В.И.

Иркутск 2016

Постановка задачи

1. Построить контроллер контрольной суммы CRC для образующего полинома x8 + x2 + x + 1

2. Сформировать квитанцию для заданного файла программно табличным методом (таблицу сформировать программно).

3. Выполнить проверку квитанции для заданного файла аппаратным методом.

Теория

Квитанция - это сжатый образ (дайджест) блока передаваемых или хранимых данных, представляет собой структуру, имеющую относительно небольшой постоянный объем.

К квитанции предъявляется ряд требований:

- квитанция однозначно отражает содержимое файла.

- квитанция имеет постоянную длину.

- по квитанции не может быть восстановлен квитируемый файл.

- квитанция должна быть легко реализуема с минимальными затратами вычислительных ресурсов как программными, так и аппаратными средствами.

Основная задача квитанции - защита передаваемых или хранимых данных от непреднамеренных искажений.

Существует множество массивов данных, дающих одинаковые квитанции - так называемые коллизии.

Простейшими примерами квитанций являются различные контрольные суммы:

- Арифметическая сумма. Для обеспечения требования фиксированной длины, в качестве квитанции используют один или два младших байта суммы, а старшие байты отбрасывают. Используется редко.

- Логическая сумма «по модулю 2» формирует бит «четности», который используется для защиты очень коротких сообщений, обычно не превышающих 1 - 2 байта. Вычисление требует минимальных затрат вычислительных ресурсов.

- Логическая сумма «по модулю 2» 32- или 16-битных слов, на которые предварительно разбивается сообщение. Используется, например, в TCP/IP.

- Семейство контрольных сумм CRC (cyclic redundancy check «циклический избыточный код») основано на использовании циклических кодов применяемых в помехоустойчивом кодировании. Требует умеренных затрат вычислительных ресурсов.

КОНТРОЛЬНАЯ СУММА CRC

Контрольная сумма CRC (Cyclic Redundancy Check - циклический избыточный код), представляет собой метод выявления ошибок при хранении или передаче данных, но не вносит исправлений при обнаружении ошибок. CRC используется в основном в передаче данных. В методе CRC к передаваемому сообщению добавляется определенное количество контрольных бит, которые часто называют «контрольной суммой». Принимающая сторона, получив сообщение, может с определенной степенью вероятности определить, действительно ли контрольные биты согласуются с принятыми данными. Если произошла ошибка, принимающая сторона посылает обратно отправителю «отрицательный признак» (negative acknowledgement NAK) с просьбой о повторной передаче сообщения.

Отправитель и получатель должны договориться о некотором фиксированном многочлене, называемом «порождающим многочленом».

Программная реализация

контроллер защита квитанция табличный

Для аппаратной реализации необходимо сформировать CRC таблицу.

Код отвечающий за генерацию таблицы:

void TForm1::GenerateCRCTable()

{

for (int i = 0; i < 256; i++)

{

CRCTable[i] = i;

for (int j = 0; j < 8; j++)

{

if (CRCTable[i] & 0x80)

{

CRCTable[i] <<= 1;

CRCTable[i] ^= CRCPoly;

}

else

CRCTable[i] <<= 1;

}

}

}

Описание работы: так как образующий полином имеет степень 8 и будет находиться 256 элементов. Каждый элемент изначально имеет значение равное его порядковому номеру. Затем каждый элемент производит 8 сдвигов влево. Если перед сдвигом старший бит был равен единице, то после сдвига биты соответствующие образующему полиному будут инвертированы.

Часть кода отвечающая за кодирование:

...

unsigned char acc = 0x00;

char word;

...

while(!fileIn.eof())

{

fileIn.get(word);

if(!fileIn.eof())

{

acc = CRCTable[word ^ acc];

fileOut << word;

}

}

fileOut << acc;

...

Порядок вычисления CRC:

1. Предварительная инициализация аккумулятора CRC начальным кодом 0x00.

2. Побитное сложение «по модулю 2» входного байта со старшим байтом содержимого аккумулятора CRC. Получается индекс для адресации значений (слов) в таблице CRC.

3. Заносим значение по полученному индексу в аккумулятор.

4. Пункты 2 - 3 повторяются, пока не будет исчерпан весь файл.

Поскольку конечный код равен 0x00 суммирование с ним после 4 пункта не производится.

Тестирования

Входная информация: 995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A1716

CRC: 4D16

Аппаратная реализация

Процесс использует сдвиговый регистр с обратными связями, которые выполняют логическую операцию XOR. Он представляет собой последовательно соединенные триггеры, число которых равно степени полинома G, и элементы XOR. На сдвиговый резистор последовательно подается информация. Число которое будет в регистре после обработки всех данных и будет контрольной суммой. Если вычислить контрольную сумму CRC для принятого от отправителя двоичного сообщения, и она окажется равной 0, то это свидетельствует об отсутствии ошибок при передаче данных



Тестирования

Входная информация: 995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A174D16

CRC: 016

Информация получена без ошибок.



Входная информация: 995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A17995A184D16

CRC: 4116

Информация получена с ошибками.



Список используемой литературы

1. Глухих В.И. Цифровая схемотехника. Технология внутрисхемного программирования. -Иркутск: Изд-во ИрГТУ,2001. -160 с.

2. Антонов А.П. Язык описания цифровых устройств AlteraHDL: Практический курс. - М.: ИП РадиоСофт, 2001. -224 с.

3. Аршинов М. Н., Садовский Л. Е. Коды и математика (рассказы о кодировании). - М.: Наука, 1983. - 144 с.

4. Баричев С.Г., Гончаров В.В., Серов Р.Е. Основы современной криптографии. Учебное пособие. - М.: Горячая линия - Телеком, 2001. - 120 с.

5. Белов Е.Б., Лось В.П., Мещеряков Р.В., Шелупанов А.А. Основы информационной безопасности. Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2006. - 544 с.

6. Галатенко В.А. Основы информационной безопасности. Курс лекций. - М.: ИНТУИТ. РУ, 2006. - 205 с.

Размещено на Allbest.ru