лаба №3 (Примеры лаб по МИСЗКИ)

Ф ЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО

ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики

(технический университет)

Лабораторная работа №3
Выбор алгоритмов шифрования и обеспечения целостности для организации обмена информацией по сети

По предмету «Методы и средства защиты компьютерной информации »

МОСКВА 2008

Необходимо определить алгоритмы шифрования, аутентификации и обеспечения целостности, позволяющие обеспечить максимально защищенность при передаче сообщений длиной m, появляющихся через интервал t по каналу с пропускной способностью s. Время аутентификации — ta.

Алгоритмы предлагаются в виде условных наименований (А, Б и т.п.) с приведенными значениями времени обработки фиксированного объема информации.

Принцип организации обмена информацией:

1. При использовании асимметричного алгоритма шифрования передаваемой информации:

Шаг 1: Получение сертификата сервера.

Шаг 2: Проверка подписи под сертификатом (свертка и шифрование).

Шаг 3: Шифрование информации асимметричным алгоритмом с ключом из сертификата сервера.

Шаг 4: Передача зашифрованной информации.

Шаги 1 и 2 — этап аутентификации, шаги 3–4 — этап шифрования и передачи информации.

2. При использовании симметричного алгоритма шифрования передаваемой информации:

Шаг 1: Получение сертификата сервера.

Шаг 2: Проверка подписи под сертификатом (свертка и шифрование).

Шаг 3: Шифрования ключа симметричного шифрования ключом из сертификата сервера.

Шаг 4: Передача ключа серверу.

Шаг 5: Расшифрование ключа на стороне сервера.

Шаг 6: Шифрование информации симметричным алгоритмом.

Шаг 7: Передача зашифрованной информации.

Шаги 1–5 — этап аутентификации, шаги 6–7 — этап шифрования и передачи информации.

Алгоритмы и их характеристики

Алгоритмы асимметричного шифрования:

Алгоритмы симметричного шифрования:

Хэш-функции:

Решение

Исходные данные:

m=10 Кбайт;

s=1 Мбит/с;

t=0,5 сек;

ta=0,2 сек.

Шаг 1. Определяем время приема сертификата как:

.

.

А1 - 0,03125 [c] - < 0,2[c].

.

А2 - 0,01563 [c] - < 0,2[c].

.

А3 - 0,00781 [c] - < 0,2[c].

.

А4 - 0,00586 [c] - < 0,2[c].

Шаг 2. Определяем время проверки сертификата:

Время проверки состоит из двух частей: свертки сертификата (С(А)) и шифрования свертки (А(С(А))). Временем сравнения в расчетах пренебрегаем. Следует помнить, что сертификат должен быть защищен таким же или более стойким алгоритмом шифрования.

;

.

t_{проверки} = С(А) + А(С(А))

С1(А1) = 0,256 (с)

А1(С1(А1)) = 0,0625 (с)

t_{проверки} = 0,256 + 0,0625 = 0,3185 (с) > 0,2 (с) – не подходит.

t_{приема серт.} + t_{проверки серт.} = 0,03125 + 0,3185 = 0,3450 (с)

С1(А2) = 0,128 (с)

А1(С1(А2)) = 0,0625 (с)

t_{проверки} = 0,128 + 0,0625 = 0,1905 (с) < 0,2 (с) – подходит.

t_{приема серт.} + t_{проверки серт.} = 0,03125 + 0,1905 = 0,2218 (с)

С1(А2) = 0,128 (с)

А2(С1(А2)) = 0,02343 (с)

t_{проверки} = 0,128 + 0,02343 = 0,1514 (с) < 0,2 (с) – подходит.

t_{приема серт.} + t_{проверки серт.} = 0,01563 + 0,1514 = 0,1670 (с)

Тоже самое будет при А2(С2(А2))

С2(А3) = 0,064 (с)

А2(С2(А3)) = 0,0234 (с)

t_{проверки} = 0,064 + 0,0234 = 0,0874 (с) < 0,2 (с) – подходит.

t_{приема серт.} + t_{проверки серт.} = 0,01563 + 0,0874 = 0,1030 (с)

С2(А3) = 0,064 (с)

А3(С2(А3)) = 0,0078 (с)

t_{проверки} = 0,064 + 0,0078 = 0,0718 (с) < 0,2 (с) – подходит.

t_{приема серт.} + t_{проверки серт.} = 0,00781 + 0,0718 = 0,0796 (с)

С3(А3) = 0,0512 (с)

А3(С3(А3)) = 0,0078 (с)

t_{проверки} = 0,0512 + 0,0078 = 0,059 (с) < 0,2 (с) – подходит.

t_{приема серт.} + t_{проверки серт.} = 0,00781 + 0,059 = 0,0668 (с)

С3(А4) = 0,0384 (с)

А3(С3(А4)) = 0,0078 (с)

t_{проверки} = 0,0384 + 0,0078 = 0,0462 (с) < 0,2 (с) – подходит.

t_{приема серт.} + t_{проверки серт.} = 0,00781 + 0,0462 = 0,054 (с)

Тоже самое при А4(С3(А4))

Шаг 3. Проверяем возможность применения асимметричного алгоритма для шифрования информации:

.

:

;

;

.

Применение асимметричных алгоритмов для шифрования трафика невозможно.

Шаг 4. Расчет времени шифрования ключа симметричного шифрования и времени его передачи:

.

Далее ключ потребуется и зашифровать, и расшифровать, поэтому увеличиваем полученные значения времени вдвое, прибавляем к значению, полученному на шаге 2, и сравниваем с t_a.

t_{шифрования ключа сим} = 0,0625 (с)

А1(К_В1) = 0,00625 [c]

t_{передачи ключа} = 0,00006 (с) << 0,2 (мс) - временем можно пренебречь

0,2218 [c] + 0,0625 [c] + 0,0625 [c] = 0,3468 [c] > 0,2 [c]

Выбранный алгоритм аутентификации не укладывается в отведенное время.

t_{шифрования ключа сим} = 0,0234 (с)

А2(К_В2) = 0,0234 [c]

t_{передачи ключа} = 0,00006 (с) << 0,2 (мс) - временем можно пренебречь

0,1670 [c] + 0,0234 [c] + 0,0625 [c] = 0,2138 [c] > 0,2 [c]

Выбранный алгоритм аутентификации не укладывается в отведенное время.

t_{шифрования ключа сим} = 0,0078 (с)

А3(К_В3) = 0,0078 [c]

t_{передачи ключа} = 0,00005 (с) << 0,2 (мс) - временем можно пренебречь

0,0668 [c] + 0,0078 [c] + 0,0078 [c] = 0,0824 [c] < 0,2 [c]

Выбранный алгоритм аутентификации укладывается в отведенное время.

t_{шифрования ключа сим} = 0,0031 (с)

А4(К_В4) = 0,0031 [c]

t_{передачи ключа} = 0,00003 (с) << 0,2 (мс) - временем можно пренебречь

0,054 [c] + 0,0031 [c] + 0,0031 [c] = 0,0602 [c] < 0,2 [c]

Выбранный алгоритм аутентификации укладывается в отведенное время.

Шаг 5. Расчет времени на шифрования блока m выбранным алгоритмом симметричного шифрования:

.

t_{ш с} = 1 (с) => В1(m)=1 [c] > 0,5 [c] (t) – не подходит.

t_{ш с} = 0,8 (с) => В2(m)=0,8 [c] > 0,5 [c] (t) – не подходит.

t_{ш с} = 0,5 (с) => В3(m)=0,5 [c] = 0,5 [c] (t) – не подходит.

t_{ш с} = 0,3 (с) => В4(m)=0,3 [c] < 0,5 [c] (t) – подходит.

Шаг 6. Расчет времени передачи блока информации:

.

t_{пер инф} ~ 0,078 (c) => итоговое время 0,3 [c] + 0,078 [c] = 0,378[c] < 0,5 [c]

Выбранный алгоритм установки соединения.

Шаг 1: Получение сертификата алгоритма А4.

Шаг 2: Проверка подписи под сертификатом (свертка С3 и алгоритм шифрования А4).

Шаг 3: Шифрования ключа симметричного шифрования В4 ключом из сертификата А4.

Шаг 4: Передача ключа В4 серверу.

Шаг 5: Расшифрование ключа на стороне сервера.

Шаг 6: Шифрование информации симметричным алгоритмом В4.

Шаг 7: Передача зашифрованного сообщения.

Время установки соединения и аутентификации 0,0602 сек., время передачи заданного блока данных — 0,378 сек.