/>/>/>/>/>/>/>/>Министерствовысшего образования Российской ФедерацииПензенский государственный университет
Кафедра«Информационная безопасность систем и технологий»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА
курсовойработе по теме
«Программированиеалгоритма цифровой подписи ГОСТ Р 34.10-94»
ПГУ3.090105.001 ПЗ
ДисциплинаКМЗИ
Группа
Разработаластудентка
Проектпринят с оценкой
Руководительпроекта
ПЕНЗА,2006
Реферат
/>Пояснительная записка 24 с., 3 источника, 3 прил.
ЦИФРОВАЯ ПОДПИСЬ, ПРОГРАММА, ИНТЕРФЕЙС,ФУНКЦИЯ, ФАЙЛЫ, ОТКРЫТЫЙ КЛЮЧ, ЗАКРЫТЫЙ КЛЮЧ.
Объект исследования – алгоритм цифровойподписи ГОСТ Р 34.10-94.
Целью работы является получение навыковв программировании криптоалгоритмов на примере алгоритма цифровой подписи ГОСТР 34.10-94.
В процессе работы была разработанапрограмма, которая осуществляет процедуру подписи сообщения и процедурупроверки подписи.
В результате выполнения работы былиполучены 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
/>/>Введение
В настоящее время широкоераспространение получили персональные компьютеры. Они, без преувеличения, вошливо все сферы человеческой деятельности. Это максимально облегчило человеческийтруд. Сейчас трудно представить, чтобы делал человек без компьютера.Предприятия, фирмы, офисы, банки — это ещё далеко не все области примененияперсонального компьютера.
Без использования криптографии сегоднянемыслимо решение задач по обеспечению безопасности информации, связанных сконфиденциальностью и целостностью. Если до 1990г. криптография обеспечивалазакрытие государственных линий связи, то в наши дни использование криптографическихметодов получило широкое распространение благодаря развитию компьютерных сетейи электронного обмена данными в различных областях[3].
Владение языками программированияпозволяет значительно расширить круг выполняемых задач специалистом по защитеинформации и более полно использовать возможности компьютера.
Данная курсовая работа написана на языкеС.
С – это универсальный языкпрограммирования с компактным способом записи выражений, современнымимеханизмами управления структурами данных и богатым набором операторов[1].
Целью курсовой работы являетсяразработка программы, которая реализует процедуру подписи сообщения и процедурупроверки подписи.
/>
/>1. Пользовательскийинтерфейс программы
Интерфейс – аппаратная или программнаясистема сопряжения объектов с различными характеристиками. Программныйинтерфейс позволяет согласовывать программы с различными параметрами, а такжедают возможность пользователю работать в операционной среде с той или инойстепенью комфорта.
Методы и средства взаимодействия саппаратными и программными средствами называют пользовательским интерфейсом[2]. Любая программа должна обладать пользовательским интерфейсом, иначе, кромесвоего разработчика, она будет недоступна в понимании лицу с ней не знакомому.
Интерфейс бывает различных типов.Разработанная программа обладает интерактивным интерфейсом. Основнымустройством управления в данном случае является клавиатура.
2. Руководство пользователя
Программа предназначена для выполнения подписисообщения и проверки подписи.
После запуска программа предлагает выбратьдействие:
Последовательный вызов процедур подписисообщения и проверки подписи.
Подписать сообщение.
Проверить подпись.
Входные данные хранятся в файле initial data.txt:
р – простое число, удовлетворяющее требованию2509;
q – простое число, удовлетворяющее требованию2254q;
a – число, которое рассчитывается по формулеaq(modp)=1 и удовлетворяет требованию 1;
x – закрытый ключ, удовлетворяющий требованию 1xq;
y – открытый ключ, который рассчитывается по формуле y=ax(modp);
m – хэш-функция по алгоритму ГОСТ Р 34.11.
Выбрав действие, программа производитнеобходимые действия и записывает результаты в файлы: цифровая подписьзаписывается в signature.txt, а результат проверки подписи – в verificationresult.txt.
3. Описание алгоритмов
/>
3.1 Алгоритмфункции формирования подписи
/>
Функция формирования подписи signatureформирует подпись, используя начальные параметры, расположенные в файле initialdata.txt. Начальные параметры должны удовлетворять следующим условиям:
простое число р: 2509;
простое число q: 2254q;
a: 1aq(modp)=1;
закрытый ключ x: 1xq;
открытый ключ y: y=ax(modp);
хэш-функция h(M)=m по алгоритму ГОСТ Р 34.11.
Для формирования подписи необходимовычислить:
r=ak(mod p)
r’=r(mod q)
s=xr’+km(mod q)
Таким образом, цифровая подпись длясообщения М есть: r’>||s>.
Алгоритм функции формирования подписиприведен 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 необходимовычислить:
v=mq-2(mod q)
z1=sv(mod q)
z2=(q-r’)v(modq)
u=(az1yz2(modp))(mod q)
Если условие r’=uвыполнено – подпись подлинная. Результат проверки подписи находится в файле verificationresult.txt.
Алгоритм функции проверки подписиприведен в Приложении Б.
4.Отладка и проверка работоспособности программы
Программа была откомпилирована иотлажена.
Для проверкиработоспособности программы был запущен файл sign.exe, были выбраныдействия, которые необходимо выполнить. Например, необходимо сформироватьцифровую подпись и проверить ее подлинность.
/>
Текст входного файла initial data.txt:
/>
Текст выходного файла signature.txt:
/>
Текст выходного файла verificationresult.txt:
/>
Оценка результатов показала, чтопрограмма работает верно.
Листингпрограммы приведен в Приложении В.
/>Заключение
Разработанная программа написана на языкеСи. Программа осуществляет формирование цифровой подписи по алгоритму ГОСТ Р34.10-94 и проверку цифровой подписи.
Таким образом, задание на курсовуюработу выполнено в полном объеме.
/>Список использованныхисточников
1. Керниган Б., Ритчи Д. Язык программирования Си\ Пер. сангл., 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., ЧеремушкинА.В. Основы криптографии: Учебное пособие, 2-е изд., испр. И доп. – М.: ГелиосАРВ, 2002. – 480с., ил.
/>/>/>/>/>/>ПРИЛОЖЕНИЕ А
Блок схема алгоритма функции формирования подписи
/>
ПРИЛОЖЕНИЕБ
Блок схема алгоритма функции проверкиподписи
/>
/>ПРИЛОЖЕНИЕВ
Листинг программы
Sign.cpp
#include
#include
#include
#include«Interfs.h»
#include«function.h»
#define LOWORD(T) ((unsignedshort)(T))
#define HIWORD(T) ((unsignedshort)(T>>16))
#define MAKELONG(a,b)((((unsigned long)(a))
#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
{T=(unsignedlong)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 shortsub_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
{T=(unsignedlong)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 shortmul_a[], unsigned short mul_b[],unsigned short mul_c[],int mul_l_a, intmul_l_b)
{unsigned long T;
unsigned short d;
for(int z=0;z
{mul_c[z]=0;}
for(int i=0;i
{d=0;
for(int j=0;j
{T=(unsigned long)mul_c[i+j]+(unsigned long) mul_a[i]*(unsigned long) mul_b[j]+d;
mul_c[i+j]=LOWORD(T);
d=HIWORD(T);}
mul_c[i+mul_l_b]=d;}}
/*c=(a*b) mod m*/
void mul_mod(unsigned shortmm_a[], unsigned short mm_b[], unsigned short mm_n[], unsigned short mm_ost[],unsigned short w1[], int mm_l_a_b_n, int t)
{unsigned short *mm_d;
mm_d=new(unsignedshort[mm_l_a_b_n+t]);
mul(mm_a, mm_b, mm_d,mm_l_a_b_n, t);
Div(mm_d, mm_n, w1, mm_ost,mm_l_a_b_n*2, mm_l_a_b_n);}
/*c=a(exp b) mod n*/
void exp_mod(unsigned shortexp_mod_a[], unsigned short exp_mod_b[], unsigned short exp_mod_n[], unsignedshort exp_mod_c[], unsigned short w1[], int exp_mod_l_a_n, int exp_mod_l_b)
{unsigned short*exp_mod_c_dop;
exp_mod_c_dop=new(unsignedshort[exp_mod_l_a_n]);
int e;
for(int l=1;l
{exp_mod_c[l]=0;
exp_mod_c_dop[l]=0;}
exp_mod_c_dop[0]=1;
exp_mod_c[0]=1;
for(e=(16*exp_mod_l_b-1);e>=0; e--)
{mul_mod(exp_mod_c, exp_mod_c,exp_mod_n, exp_mod_c_dop, w1, exp_mod_l_a_n, exp_mod_l_a_n);
if(exp_mod_b[e/16] &(1
{mul_mod(exp_mod_a,exp_mod_c_dop, exp_mod_n, exp_mod_c, w1, exp_mod_l_a_n, exp_mod_l_a_n);}
else
{for(int h=0;h
{exp_mod_c[h]=exp_mod_c_dop[h];}}}}
/*сравнение*/
int comp (unsigned short a[],unsigned short p[], int S1)
{int x=1;
for(int i=0; i!=S1; i++)
{if (a[i]!=p[i]) x=0;}
if(x==0) return 1;
else return 0;}
/*чтение из файла*/
int file_read(unsigned shortt[], long curpos, int sz)
{FILE *fp;
unsigned short k;
fp=fopen(«initialdata.txt»,«r»);
for(int i=0;i
{fseek(fp,curpos,SEEK_SET);
fscanf(fp,"%x",&k);
t[i]=k;
curpos=curpos+5;}
fclose(fp);
return curpos;}
/*запись в файл*/
int file_write(unsigned shortt[], long curpos, int sz)
{FILE *fp;
fp=fopen(«signature.txt»,«w»);
for(int i=0;i
fclose(fp);
return curpos;}
unsigned short sign[S];
int main()
{FILE *fp1;
unsigned short p[S];
unsigned short a[S];
unsigned short q[S/2];
unsigned short x[S/2];
unsigned short m[S/2];
unsigned short k[S/2];
unsigned short y[S];
long curpos=3;
longcp=file_read(p,curpos,S);
curpos=cp+7;
cp=file_read(a,curpos,S);
curpos=cp+7;
cp=file_read(q,curpos,S/2);
curpos=cp+7;
cp=file_read(x,curpos,S/2);
curpos=cp+7;
cp=file_read(m,curpos,S/2);
curpos=cp+7;
cp=file_read(k,curpos,S/2);
curpos=cp+7;
cp=file_read(y,curpos,S);
char symb;
int c;
printf("------------------------------------------------------------\n");
printf("|Select action: |\n");
printf("|1.Serialcalling rountines \«Get signature\» and \«Verify signature\».|\n");
printf("|2.Get signature |\n");
printf("|3.Verify signature|\n");
printf("|Press 0 to exit|\n");
printf("----------------------------------------------------------\n\n");
do
{symb=getch();
c=atoi(&symb);
int rs;
switch(c)
{case 0:
return 0;
case 1:
signature(p,a,q,x,m,k,sign);
file_write(sign, 0, S);
rs=verify(p,a,q,y,m,sign);
fp1=fopen(«verificationresult.txt»,«w+»);
if(fp1==NULL)printf(«Error: couldn't open file»);
if(rs==0) fprintf(fp1,«Verification successful: u=r', signature is authentic\n»);
else fprintf(fp1,«WARNING: verification unsuccessful: u!=r', signature isnon-authentic\n»);
printf(«Operationscomplete. Result of operation writed to \»verification result.txt\"\n");
fclose(fp1);
break;
case 2:
signature(p,a,q,x,m,k,sign);
file_write(sign, 0, S);
printf(«Operationcomplete. Result of operation writed to \»signature.txt\"\n");
break;
case 3:
verify(p,a,q,y,m,sign);
rs=verify(p,a,q,y,m,sign);
if(rs==0) fprintf(fp1,«Verification successful: u=r', signature is authentic\n»);
else fprintf(fp1,«WARNING: verification unsuccessful: u!=r', signature isnon-authentic\n»);
printf(«Operationcomplete. Result of operation writed to \»verification result.txt\"\n");
break;
default: printf(«Wrongnumber. Try again\n»); break;}}
while(1);}
Function.cpp
#include«function.h»
#include«INTERFS.h»
void signature(unsigned shortsign_p[], unsigned short sign_a[], unsigned short sign_q[], unsigned shortsign_x[], unsigned short sign_m[], unsigned short sign_k[], unsigned shortsign[])
{unsigned short w[S*2];
unsigned short res[S];
unsigned short result[S];
unsigned short tmp[S/2];
unsigned short tmp1[S/2];
unsigned short sum[S+1];
unsigned short s[S+1];
exp_mod(sign_a,sign_k,sign_p,res,w,S,S/2);
Div(res,sign_q,result,tmp,S,S/2);
mul(sign_x,tmp,res,S/2,S/2);
mul(sign_k,sign_m,result,S/2,S/2);
add(res,result,sum,S);
Div(sum,sign_q,s,tmp1,S,S/2);
for(int i=S/2-1, j=S-1;i>=0; i--, j--)
{sign[j]=tmp[i];
sign[j-16]=tmp1[i];}}
int verify(unsigned shortp[],unsigned short a[],unsigned short q[],unsigned short y[], unsigned shortm[],unsigned short sign[])
{unsigned short v[16];
unsigned short q_2[16];
unsigned short w[S];
unsigned short s[S/2];
unsigned short tmp[S];
unsigned short tmp_[S];
unsigned short tmp_1[S*2];
unsigned short tmp_2[S*2];
unsigned short tmp1[S/2];
unsigned short z1[S/2];
unsigned short z2[S/2];
unsigned short r_[S/2];
for(int i=S/2-1; i>=0;i--) q_2[i]=q[i];
q_2[0]=q_2[0]-0x0002;
exp_mod(m,q_2,q,v,w,S/2,S/2);
for(int b=S/2-1, j=S-1;b>=0; b--, j--)
{s[b]=sign[b];
r_[b]=sign[j];}
mul(s,v,w,S/2,S/2);
Div(w,q,tmp,z1,S,S/2);
sub(q,r_,tmp1,S/2);
mul(tmp1,v,w,S/2,S/2);
Div(w,q,tmp,z2,S,S/2);
exp_mod(a,z1,p,tmp,w,S,S/2);
exp_mod(y,z2,p,tmp_,w,S,S/2);
mul(tmp,tmp_,tmp_1,S,S);
Div(tmp_1,p,tmp_2,tmp,S*2,S);
Div(tmp,q,tmp_,s,S,S/2);
return comp(s,r_,S/2);}