uredjaj za sifriranje uvodna automatika rs
uredjaj za sifriranje uvodna automatika rsKada je o hardverskim rešenjima reč, uređaji za šifriranje su obično urađeni na principu logičkih kola upakovani korišćenjem integrisane tehnologije u neki čip. Takođe, moguće je koristeći željeni algoritam šifriranja izraditi softversko rešenje koje bi poruku koju šalje, recimo, računar šifriralo i pomoću predajnika slalo na udaljenu lokaciju. Tako se projektuje i čip za šifriranje koji kao ulazni signal prima binarnu poruku od računara i svoj izlaz prosleđuje predajniku koji je ili povezan u fizičku mrežu ili prenosi podatke bežičnim putem.

 U ovom članku će biti dat detaljan prikaz načina stvaranja algoritma šifriranja primenom logičkih funkcija, predstavljanje datog algoritma pomoću logičkih kola, kao i predlog integrisane tehnologije pomoću koje se logika pakuje u čip, odnosno finalni hardver za šifriranje.

 Sam postupak projektovanja uređaja za kripto-zaštitu podataka se sastoji iz sledećih koraka:

  1. Pronalaženje algoritma šifriranja n-bitne binarne informacije.
  2. Donošenje odluke da li se šifriranje vrši u jednom ili više nivoa. Ukoliko se kripto-zaštita vrši u više nivoa, sistem algoritama će biti znatno komplikovaniji. Treba napomenuti da su algoritmi ustvari logičke funkcije koji se primenjuju na svaki bit transformisane, odnosno šifrirane poruke.
  3. Izrada logičkog dijagrama na osnovu logičkih funkcija koje su korišćene u algoritmu šifriranja. Na taj način se dobija logičko kolo kroz koje se propušta signal i na njegovom izlazu se dobija transformisana, odnosno šifrirana poruka koja omogućava veću bezbednost prenosa podataka.
  4. Izbor tehnologije integrisanih kola na osnovu koje će se izraditi čip, odnosno uređaj za šifriranje.
 Prema Klodu Šenonu, osnovne hipoteze koje se odnose na princip savršene tajnosti podrazumevaju sledeće: 1) Tajni ključ se koristi samo jednom i 2) Kripto-analitičar ima pristup jedino kriptogramu ili šifriranoj poruci. Takođe, prema Šenonu, sistem tajnosti ili sistem šifriranja se definiše apstraktno kao skup transformacija jednog prostora (skupa mogućih poruka) u drugi prostor (skupa mogućih kriptograma ili šifriranih poruka). Svaka pojedinačna transformacija datog skupa korespondira dešifrovanju pomoću odreñenog ključa. Pretpostavka je da su transformacije reverzibilne (ne-singularne), tako da je jedinstveno dešifrovanje moguće ako je ključ poznat.

 U šifarskoj transformaciji, pored otvorenog teksta, takođe se koristi jedna nezavisna vrednost koja se naziva ključ šifrovanja. Na sličan način, transformacija za dešifrovanje koristi ključ dešifrovanja. Broj simbola koji predstavljaju ključ (dužina ključa) zavisi od šifarskog sistema.

 Šifarski sistem može u informacionom sistemu obezbeđivati servis poverljivosti. U tom slučaju, otvoreni tekst sadrži poverljivu informaciju koja se nalazi na serveru. Ako je šifarski sistem otporan na moguće napade, šifra se može poslati putem komunikacione mreže, bez mogućnosti da neovlašćeno lice dođe do poverljive informacije. Kriterijumi kvaliteta jednog šifarskog sistema definišu se imajući u vidu računarske resurse kojima raspolaže potencijalni napadač.

Algoritam šifriranja za skup 4-bitnih binarnih informacija

 U ovom slučaju, uzimamo u razmatranje skup 4-bitnih binarnih informacija. Skup 4-bitnih binarnih informacija ima ukupno 16 kombinacija i elementi skupa uzimaju vrednosti od 0 do 15, te zbog toga nije problem predstaviti ovaj skup tabelarno i razmatrati ga kao jedan od jednostavnijih primera šifriranja. Osim toga, 4 bita u binarnom kodu mogu lako da se predstave u heksadecimalnom brojevnom sistemu, a to je sistem koji digitalni računari odlično razumeju.

 Neka je u ovom slučaju matematički prikaz 4-bitne binarne poruke predstavljene pomoću težinskih mesta svake cifre dat kao što sledi:

uredjaj za sifriranje jednacine poruke automatika rs

 
 Princip šifriranja koji ćemo ovom prilikom koristiti se zasniva na sledećem. Spoljašnji bitovi se propuste kroz ekskluzivno-ILI funkciju, dok se unutrašnji negiraju. Na ovaj način se dobija jedinstveno rešenje šifriranja i odgovarajući broj kombinacija elemenata skupa šifriranih informacija koji je srazmeran broju elemenata skupa nešifriranih informacija. Pored ovog principa, moguće je, primera radi, propustiti spoljašnje bitove kroz ekskluzivno-NILI funkciju, a unutrašnje ostaviti u afirmaciji. Mi ćemo koristiti kombinaciju ove dve metode u našem algoritmu šifriranja.

 Naravno, veću bezbednost i kriptografsku zaštitu digitalnih podataka pruža šifriranje u više nivoa. To u mnogome otežava posao kripto-analitičaru ili napadaču i zahteva od njega više uloženog vremena i sredstava da bi provalio u sadržaj digitalne poruke.

 U ovom slučaju ćemo koristiti 4-nivoa šifriranja i to po sledećem sistemu. Za slučaj prvog nivoa šifriranja, šifrira se samo jedan bit binarne informacije, tako što se naizmenično, počev od najniže težinske vrednosti, bitovi propuštaju kroz NE funkciju. U drugom nivou šifriranja, spoljašnji bitovi se dobijaju tako što se dva bita informacije propuste kroz ekskluzivno-ILI funkciju, a unutrašnji tako što se odgovarajuća težinska mesta negiraju. U trećem nivou šifriranja, sistem je sličan, samo što je spoljašnji bitovi šifrirane informacije dobijaju kada sa na 3 bita primeni ekskluzivno-NILI funkcija, a odgovarajuće unutrašnje težinske vrednosti ostanu u afirmaciji. I konačno, četvrti nivo šifriranja podrazumeva invertovanje svakog pojedinačnog bita ili cifre. Algoritam šifriranja je kao što sledi:

Prvi nivo šifriranja:

uredjaj za sifriranje prvi nivo automatika rs

Drugi nivo šifriranja:

uredjaj za sifriranje drugi nivo automatika rs

 
Treći nivo šifriranja:


uredjaj za sifriranje treci nivo automatika rs

 
Četvrti nivo šifriranja:


uredjaj za sifriranje cetvrti nivo automatika rs

 
 U daljem primeru nećemo dati detaljan prikaz proračuna, već samo gotove rezultate šifriranja po datom algoritmu. Treba napomenuti da su rezultati po nivoima šifriranja dati i u binarnom i u heksadecimalnom obliku. Rezultati su dati tabelarno u Tabeli 1.

uredjaj za sifriranje tabela automatika rs

Tabela 1. Rezultat šifriranja
 U Tabeli 1. se vidi da u sva 4 nivoa šifriranja slede različiti rezultati za svaku od 16 kombinacija koliko ima 4-bitna binarna informacija.

Prikaz logičkog dijagrama na osnovu funkcija korišćenih u šifriranju

 U daljem primeru će biti dat logički dijagram dobijen na osnovu logičkih funkcija korišćenih u procesu šifriranja. Logički dijagram je urañen pomoću softvera LogicCircuit  i dat na Slici 1.

uredjaj za sifriranje dijagram automatika rs

Slika 1. Logički dijagram urađen u LogicCircuit  softveru
 

Izbor tehnologije integrisanih kola za izradu uređaja za šifriranje

 Digitalno integrisano kolo predstavlja skup otpornika, dioda i tranzistora upakovanih na samo jednom parčetu poluprovodničkog materijala, koje se uobičajeno naziva čip. Čip je zatvoren u zaštitno plastično ili keramičko pakovanje iz kojeg izviruju pinovi koji služe da se čip priključi na neki drugi uređaj. Najčešće metoda pakovanja logičkih kola u integrisano kolo su sledeće metode: dual-in-line-package (DIP), medium-scale-integration (MSI) i large-scale-integration (LSI, VLSI, ILSI, GSI) tehnologije.

 U slučaju projektovanja uređaja za šifriranje, u zavisnosti od slučaja do slučaja se vrši izbor tehnologije pakovanja logičkih kola u integrisano kolo i na osnovu toga vrši proizvodnja istog.

Zaključak

 U ovom članku smo prikazali jedan od najednostavnijih primera projektovanja uređaja za šifriranje. Čitav primer je autorovo originalno rešenje i primenjivo je u praksi. Naravno, realni digitalni sistemi rade sa mnogo više bitova informacija, tako da se u tom slučaju mora primeniti daleko više kombinacija prikaza binarnog broja. Na primer, da bi se projektovao uređaj za šifriranje skupa 8-bitnih ASCII karaktera, moguće je koristiti analogan sistem šifriranja koji bi omogućio šifriranje u 8-nivoa. Naravno, svaki nivo šifriranja bi imao 256 kombinacija, što u mnogome otežava postupak. Za početnike je ovaj primer sasvim dovoljan da bi shvatili kako se vrši šifriranje u više nivoa i kako se projektuje uređaj za šifriranje, a napredniji čitaoci mogu da se potrude da napišu program pomoću kojeg bi testirali svoj algoritam šifriranja, pre nego što se odluče da naprave svoj uređaj za šifriranje.
 

POVEZANI ČLANCIVIŠE OD AUTORA

POSTAVI ODGOVOR

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.