КУРСОВАЯ РАБОТА Исследование криптографических свойств сжатых данных Выполнил:

КУРСОВАЯ РАБОТА
Исследование криптографических свойств сжатых данных
Выполнил:
студентка группы ИБб-121
Кожевникова И.С.
Научный руководитель:
доцент кафедры ИБ ВолГУ, к.т.н.
Никишова А.В.
ВВЕДЕНИЕ
В современном стремительно развивающемся информационном
обществе достаточно остро стоит вопрос хранения и передачи информации.
Несмотря
на
непрерывно
возрастающий
накопительный
объем
информационных носителей, порой требуется сохранить большое количество
данных на хранилище небольшой емкости. Для уменьшения размеров
применяются особые алгоритмы - так называемые алгоритмы сжатия. Сжатие
сокращает объем пространства, требуемого для хранения файлов в ЭВМ, и
количество времени, необходимого для передачи информации по каналу
установленной ширины пропускания.
В настоящее время ценность информации не вызывает сомнений. На
основании множества законов, подзаконных актов и других нормативных
документов
она
подлежит
защите.
Основным
видом
защищаемой
информации является текстовая информация. Для таких избыточных типов
информации, как текстовая, применяют алгоритмы сжатия без потерь.
Для защиты содержимого хранимой в информационной системе
информации применяется в основном шифрование. Но при совместном
использовании алгоритм шифрования обычно никак не связан с алгоритмом
сжатия. Они реализуются как отдельные алгоритмы и используются
раздельно. Раздельное существование алгоритмов сжатия и шифрования
связано с присутствием своего рода конкуренции целей сжатия и
шифрования. Сжатие – это процесс устранения избыточности представления
информации. Шифрование же, наоборот, стремиться увеличить энтропию
выходных данных с тем, чтобы криптоаналитик не имел возможности
использовать статистические зависимости шифротекста для проведения
успешного криптоанализа.
Несмотря на это, вопрос объединения алгоритмов сжатия и
шифрования стоит давно. Для его реализации необходимо определить
различия в основных свойствах сжатых и зашифрованных данных для
различных алгоритмов сжатия и шифрования.
Поэтому актуальной задачей является исследование свойств сжатых
данных с точки зрения криптографии. Таким образом, цель данной работы –
проведение исследования свойств сжатых данных, характерных для
зашифрованных данных.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
1)
Провести анализ свойств зашифрованных данных, определяющих
стойкость шифрования;
2)
Провести
анализ свойств
сжатых
данных,
определяющих
качество сжатия;
3)
Провести анализ алгоритмов сжатия данных для выявления
наилучших;
4)
Разработать формальную модель исследования свойств сжатых
данных, характерных для зашифрованных данных;
5)
Разработать программы для исследования свойств сжатых
данных, характерных для зашифрованных данных;
6)
Провести эксперименты исследований свойств сжатых данных,
характерных для зашифрованных данных;
7)
Поставить задачи для экспериментальных исследований;
8)
Провести экспериментальные исследования;
9)
Проанализировать результаты экспериментальных исследований;
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе работы были решены следующие задачи:
1)
Проведен
анализ
свойств
зашифрованных
данных,
определяющих стойкость шифрования:

свойство совершенного шифра;

стойкость к разностному анализу.
Сделан вывод о том, что именно эти свойства влияют на стойкость
шифрования.
2)
Проведен
анализ свойств сжатых данных, определяющих
качество сжатия:

энтропия.
Сделан вывод, что существует зависимость между этим параметром и
качеством сжатия текста.
3)
Проведен анализ алгоритмов сжатия данных для выявления
наилучших:

кодирование Хаффмана;

адаптивное кодирование Хаффмана;

арифметическое кодирование;

адаптивное арифметическое кодирование.
Выделены их достоинства и недостатки, и в качестве метода сжатия,
используемого
в
разработанном
программном
комплексе,
выбрано
кодирование Хаффмана, т.к. оно обладает лучшей совокупностью степени и
скорости сжатия;
4)
Разработана архитектура программы исследования свойств
сжатых данных, характерных для зашифрованных данных.
Для работы программы, были выделены следующие модули:

Пользовательский интерфейс;

Модуль построения дерева Хаффмана;

Модуль кодирования;

Модуль декодирования;

Модуль статистики.
5)
Разработаны
алгоритмы
модулей
программы
исследования
свойств сжатых данных, характерных для зашифрованных данных;
6)
Разработана программа для исследования свойств сжатых
данных, характерных для зашифрованных данных;
7)
Проведены
экспериментальные
исследования
свойств
зашифрованных данных, характерных для сжатых данных;
8)
Поставлена задача экспериментальных исследований;
9)
Проведены экспериментальные исследования;
Во всех экспериментах, программа справлялась с постеленными
задачами (сжатия, разжатия данных и сбора статистики) успешно.
10) Проанализированы
результаты
экспериментальных
исследований;
После
проведения
большого
количества
экспериментов,
для
получения реалистичных результатов, был проведен анализ, из которого
следует, что такое преобразование как сжатие данных не может быть в
полной
мере
отнесено
к
криптографическим
преобразованиям,
т.к.
выделенные свойства, характерные для зашифрованных данных, для сжатых
данных выполняются не в полной мере.
Отсканированная зачётная книжка на следующем листе.