Національний університет «Львівська політехніка»
Інститут комп’ютерних технологій, автоматики та метрології
ІКТА
Кафедра БІТ
Звіт
до лабораторної роботи № 1
з курсу: «Прикладна криптологія»
на тему: «Технологічне тестування джерел випадкових та псевдовипадкових послідовностей на основі методики Федерального стандарту США FIPS140-1.»
Львів – 2018
Мета роботи: Вивчити методику тестування ГВЧ і ГПВЧ на основі критеріїв американського стандарту FIPS 140-1.
Теоретичні відомості:
Монобітний тест
Суть тесту полягає в підрахунку кількості нулів і одиниць на відрізку послідовності певної довжини. Нехай n1 і n2 позначає число нулів і одиниць у послідовності x, відповідно. Якщо послідовність випадкова, то значення n1 і n2 повинні задовольняти умові 9654 < n1 (n2) < 10346.
Блоковий тест
Нехай m позитивне ціле число таке, що і нехай .
Розіб'ємо послідовність x на k непересічних підпослідовностей, кожна довжиною m. Нехай ni буде числом появ i-го типу послідовності довжиною m. Блоковий тест визначає, чи дійсно послідовності довжиною m, з'являються приблизно стільки ж раз у послідовності x, скільки очікується для випадкової послідовності. Для застосування критерію використовується розрахунок параметра
що має розподіл, близький до розподілу χ2 з 2m – 1 ступінями свободи. Статистичний параметр, що задається рівнянням, обчислюється для m = 4. Статистика повинна задовольняти умові 1,03< X3 < 57,4.
Тест серій
Довжина серії
Необхідний інтервал
1
2267 – 2733
2
1079 –1421
3
502 – 748
4
223 – 402
5
90 – 223
6
90 – 223
Під серією розуміється послідовність однакових символів, тобто з послідовних одиниць або нулів. Суть тесту полягає в тому, що на заданій довжині послідовності, яка тестується, здійснюється підрахунок серій довжиною 1, 2, 3, 4, 5, 6 елементів (серії довжиною більш ніж 6 елементів розглядаються як серії довжиною 6). Якщо послідовність випадкова, то кількість серій кожної довжини повинне знаходиться в інтервалах
Тест довжин серій
Суть тесту полягає в перевірці максимальної довжини серії з однакових елементів. Якщо послідовність випадкова, то максимальна довжина серії не повинна перевищувати значення 34. (Імовірність події, що полягає в появі серії такої довжини дуже мала).
Завдання на дослідження:
сформувати вибірки випадкових і псевдовипадкових бітів необхідного об'єму.
здійснити тестування і проаналізувати результати.
Хід роботи:
Сформував вибірки ВЧ необхідного об’єму, використовуючи генератор «Гряда-1» і «Гряда-1М». Для цього установлюємо генератор у ПОЕМ і, використовуючи ПЗ, сформував вибірки.
Сформував вибірки псевдовипадкових чисел, використовуючи ПЗ, що реалізує ЛКГ і ЛРР.
//
Здійснив тестування. Для тестування використав програмний комплекс FIPS 140-1. Запустив додаток TestFIPS1401.exe.
Здійснюючи тестування зробив наступні кроки:
Відкрив файл, що містить результати роботи генераторів, використовуючи пункт меню “Файл”, “Открыть файл” або кнопку “Файл” на панелі кнопок. Програма підтримує можливість відкриття кількох файлів даних. Навігація по відкритих файлах здійснюється з використанням кнопок “Назад” і “Вперед” на панелі кнопок.
Для здійснення тестування вибрав пункт меню “Файл“, “Тестирование” або можна натиснути кнопку “Тестирование” на панелі кнопок. Після виконання тестування в полі вікна виводяться результати тестування.
Програмний комплекс дозволяє:
створювати звіти у виді текстових файлів, що містять результати тестування;
створити демонстраційний звіт у виді файлу у форматі HTML;
роздруковувати результати тестування.
Використовуючи результати тестування заповнив таблицю значеннями статистичних параметрів
Таблиця 3.1 – Результати тестування
Монобітний тест
Блоковий тест
Тест серій
Тест довжин серій
1
2
3
4
5
6
Гряда 1
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Гряда 1М
+
+
+
+
+
+
+
+
+
ЛКГ
-
-
+
+
+
+
+
+
+
ЛРР 1
+
+
+
+
+
+
+
+
+
ЛРР 2
+
+
+
+
+
+
+
+
+
ЛРР 3
+
+
+
+...
