Протокол обмена ключами с использованием искусственных нейронных сетей

Министерство транспорта Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Информационные технологии и системы»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой ИТИС

__________ Попов М.А.

«___» __________ 2018 г.

ПРОТОКОЛ ОБМЕНА КЛЮЧАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ

Пояснительная записка к магистерской диссертации

МД 10.04.01 ИБ2 ПЗ

Студент гр. ИБ2        __________        (А.К. Ушаков)

Руководитель        __________        (В.В. Анисимов)

(доцент, к.т.н., доцент)

Нормоконтроль        __________        (В.И. Шестухина)

(доцент, к.п.н., доцент)

г. Хабаровск, 2018 год

Abstract

In this master's thesis, the key exchange protocol is considered using artificial neural networks. It analyzes the existing key exchange protocols, identifies their main advantages and disadvantages. It proposes a new protocol based on the use of artificial neural networks of a special kind.

The choice of the optimal structure of tree parity machines is made to ensure their safe and fast synchronization in order to generate a secret encryption key. The influence of the selected bidirectional learning rule on the synchronization rate and the distribution of key elements is also evaluated.

The stability of the presented protocol to various cryptographic attacks is analyzed, various approaches to increasing security are evaluated. Conclusions are made about the acceptability of the use of the presented key exchange protocol.

Реферат

Магистерская диссертация содержит пояснительную записку на 83 листах формата A4, включающую 14 рисунков, 5 таблиц, 28 литературных источников.

Объектом исследования магистерской диссертации является протокол обмена ключами с использованием искусственных нейронных сетей.

Цель магистерской диссертации заключается в анализе предметной области, рассмотрении существующих и использующихся альтернативных протоколов обмена ключами, а также в реализации предлагаемого протокола и проверке его устойчивости к различного рода криптографическим атакам.

Результатом магистерской диссертации является программная реализация протокола обмена ключами с использованием искусственных нейронных сетей с возможностью симуляции различных криптографических атак в процессе генерации секретного ключа шифрования.

Научная новизна. В магистерской диссертации описан предлагаемый протокол обмена ключами, сделаны выводы об оптимальной конфигурации объектов, участвующих в обмене, описаны перспективы его развития. Также создана программная модель, пригодная для тестирования криптографической устойчивости предлагаемого протокола обмена ключами.

Оглавление

Введение        5

1        Законодательство РФ в сфере информационной безопасности        7

2        Современные протоколы обмена ключами шифрования        17

2.1        Алгоритм Диффи-Хеллмана        18

2.2        Протокол сетевой аутентификации Kerberos 5        22

2.3        Выводы        32

3        Искусственные нейронные сети        33

4        Протокол обмена ключами с использованием ИНС        43

4.1        Древовидная машина четности (ДМЧ)        44

4.2        Синхронизация двух ДМЧ        45

4.3        Программная реализация протокола        49

4.3.1        Программирование структуры и поведения ДМЧ        52

4.3.2        Руководство пользователя        59

4.4        Влияние правила обучения на результат синхронизации ДМЧ        61