Программирование алгоритма цифровой подписи ГОСТ Р 34.10-94 (стр. 1 из 2)
Министерство высшего образования Российской Федерации
Пензенский государственный университет
Кафедра «Информационная безопасность систем и технологий»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
курсовой работе по теме
«Программирование алгоритма цифровой подписи ГОСТ Р 34.10-94»
ПГУ 3.090105.001 ПЗ
Дисциплина КМЗИ
Группа
Разработала студентка
Проект принят с оценкой
Руководитель проекта
ПЕНЗА, 2006
Реферат
Пояснительная записка 24с., 3источника, 3 прил.
ЦИФРОВАЯ ПОДПИСЬ, ПРОГРАММА, ИНТЕРФЕЙС, ФУНКЦИЯ, ФАЙЛЫ, ОТКРЫТЫЙ КЛЮЧ, ЗАКРЫТЫЙ КЛЮЧ.
Объект исследования – алгоритм цифровой подписи ГОСТ Р 34.10-94.
Целью работы является получение навыков в программировании криптоалгоритмов на примере алгоритма цифровой подписи ГОСТ Р 34.10-94.
В процессе работы была разработана программа, которая осуществляет процедуру подписи сообщения и процедуру проверки подписи.
В результате выполнения работы были получены навыки в программировании алгоритма цифровой подписи ГОСТ Р 34.10-94.
Содержание
Введение
1. Пользовательский интерфейс программы
2. Руководство пользователя
3. Описание алгоритмов
3.1. Алгоритм функции формирования подписи
3.2. Алгоритм функции проверки подписи
Заключение
Список использованных источников
Блок схема алгоритма функции формирования подписи
Блок схема алгоритма функции проверки подписи
Листинг программы
В настоящее время широкое распространение получили персональные компьютеры. Они, без преувеличения, вошли во все сферы человеческой деятельности. Это максимально облегчило человеческий труд. Сейчас трудно представить, чтобы делал человек без компьютера. Предприятия, фирмы, офисы, банки - это ещё далеко не все области применения персонального компьютера.
Без использования криптографии сегодня немыслимо решение задач по обеспечению безопасности информации, связанных с конфиденциальностью и целостностью. Если до 1990г. криптография обеспечивала закрытие государственных линий связи, то в наши дни использование криптографических методов получило широкое распространение благодаря развитию компьютерных сетей и электронного обмена данными в различных областях[3].
Владение языками программирования позволяет значительно расширить круг выполняемых задач специалистом по защите информации и более полно использовать возможности компьютера.
Данная курсовая работа написана на языке С.
С – это универсальный язык программирования с компактным способом записи выражений, современными механизмами управления структурами данных и богатым набором операторов[1].
Целью курсовой работы является разработка программы, которая реализует процедуру подписи сообщения и процедуру проверки подписи.
1. Пользовательский интерфейс программы
Интерфейс – аппаратная или программная система сопряжения объектов с различными характеристиками. Программный интерфейс позволяет согласовывать программы с различными параметрами, а также дают возможность пользователю работать в операционной среде с той или иной степенью комфорта.
Методы и средства взаимодействия с аппаратными и программными средствами называют пользовательским интерфейсом [2]. Любая программа должна обладать пользовательским интерфейсом, иначе, кроме своего разработчика, она будет недоступна в понимании лицу с ней не знакомому.
Интерфейс бывает различных типов. Разработанная программа обладает интерактивным интерфейсом. Основным устройством управления в данном случае является клавиатура.
Программа предназначена для выполнения подписи сообщения и проверки подписи.
После запуска программа предлагает выбрать действие:
Последовательный вызов процедур подписи сообщения и проверки подписи.
Подписать сообщение.
Проверить подпись.
Входные данные хранятся в файле initialdata.txt:
р – простое число, удовлетворяющее требованию 2509<р<2512;
q – простое число, удовлетворяющее требованию 2254<q<2256;
a – число, которое рассчитывается по формулеaq(modp)=1 и удовлетворяет требованию 1<а<р-1;
x – закрытый ключ, удовлетворяющий требованию 1<x<q;
y – открытый ключ, который рассчитывается по формуле y=ax(modp);
m – хэш-функция по алгоритму ГОСТ Р 34.11.
Выбрав действие, программа производит необходимые действия и записывает результаты в файлы: цифровая подпись записывается в signature.txt, а результат проверки подписи – в verification result.txt.
3.1 Алгоритм функции формирования подписи
Функция формирования подписи signature формирует подпись, используя начальные параметры, расположенные в файле initial data.txt. Начальные параметры должны удовлетворять следующим условиям:
простое число р: 2509<р<2512;
простое число q: 2254<q<2256;
a: 1<а<р-1, aq(modp)=1;
закрытый ключ x: 1<x<q;
открытый ключ y: y=ax(modp);
хэш-функция h(M)=m по алгоритму ГОСТ Р 34.11.
Для формирования подписи необходимо вычислить:
r=ak(mod p)
r’=r(mod q)
s=xr’+km(mod q)
Таким образом, цифровая подпись для сообщения М есть: <r’>||<s>.
Алгоритм функции формирования подписи приведен в Приложении А.
3.2 Алгоритм функции проверки подписи
Функция проверки подписи verify проверяет подпись, использую параметры:
цифровую подпись сообщения М;
открытый ключ;
хэш-функцию;
простые числа р и q.
Для проверки подписи необходимо вычислить:
v=mq-2(mod q)
z1=sv(mod q)
z2=(q-r’)v(mod q)
u=(az1yz2(mod p))(mod q)
Если условие r’=u выполнено – подпись подлинная. Результат проверки подписи находится в файле verification result.txt.
Алгоритм функции проверки подписи приведен в Приложении Б.
4. Отладка и проверка работоспособности программы
Программа была откомпилирована и отлажена.
Для проверки работоспособности программы был запущен файл sign.exe, были выбраны действия, которые необходимо выполнить. Например, необходимо сформировать цифровую подпись и проверить ее подлинность.
Текст входного файла initial data.txt:
Текст выходного файла signature.txt:
Текст выходного файла verification result.txt:
Оценка результатов показала, что программа работает верно.
Листинг программы приведен в Приложении В.
Разработанная программа написана на языке Си. Программа осуществляет формирование цифровой подписи по алгоритму ГОСТ Р 34.10-94 и проверку цифровой подписи.
Таким образом, задание на курсовую работу выполнено в полном объеме.
Список использованных источников
1. Керниган Б., Ритчи Д. Язык программирования Си\ Пер. с англ., 3-е изд., испр. – СПб.: «Невский диалект», 2001. – 352с.
2. Информатика: Базовый курс \ С.В. Симонович и др. – СПб,: Питер, 2001. – 640 с.
3. Алферов А.П., Зубов А.Ю., Кузьмин А.С., Черемушкин А.В. Основы криптографии: Учебное пособие, 2-е изд., испр. И доп. – М.:Гелиос АРВ, 2002. – 480с., ил.
Блок схема алгоритма функции формирования подписи
Блок схема алгоритма функции проверки подписи
Листинг программы
Sign.cpp
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h>
#include "Interfs.h"
#include "function.h"
#define LOWORD(T) ((unsigned short)(T))
#define HIWORD(T) ((unsigned short)(T>>16))
#define MAKELONG(a,b) ((((unsigned long)(a))<<16)+b)
#define S 32
/*addition*/
void add(unsigned short add_a[], unsigned short add_b[],unsigned short add_c[], int add_l_a_b)
{unsigned long T;
unsigned short d;
d=0;
for(int i=0; i<=(add_l_a_b-1); i++)
{T=(unsigned long)add_a[i]+(unsigned long)add_b[i]+d;
add_c[i]=LOWORD(T);
d=HIWORD(T);}
add_c[add_l_a_b]=d;}
void sub(unsigned short sub_a[], unsigned short sub_b[],unsigned short sub_c[], int sub_l_a_b)
{unsigned long T;
unsigned short d;
d=0;
for(int i=0; i<=(sub_l_a_b-1); i++)
{T=(unsigned long)sub_a[i]-(unsigned long)sub_b[i]-d;
sub_c[i]=LOWORD(T);
if(HIWORD(T)==0) d=0;
else d=1;}
sub_c[sub_l_a_b]=d;}
/*multiplication c=a*b*/
void mul(unsigned short mul_a[], unsigned short mul_b[],unsigned short mul_c[],int mul_l_a, int mul_l_b)