Файл: Кодирования информации ( Основы и основные понятия кодирования информации ).pdf

Рис. 2.2. Иллюстрация передачи пакетов по методу COPE: продолжение

Рис. 2.3. Иллюстрация передачи пакетов по методу COPE: окончание передачи

И, наконец, на последнем шаге (рис. 3б), передаёт пакет Р4 узлу D, который также будет услышан узлами D и С. На этот раз передача прошла успешно для каждого узла и после окончания этой передачи узлы В и D будут обладать пакетами Р1 ,Р2,Р3,Р4, а значит, отправитель достиг своей цели.

Таким образом, используя на каждом шаге вышеописанные механизмы, отправитель способен более плотно использовать среду, что приводит к увеличению пропускной способности канала. Однако в силу открытости передачи данных пассивный злоумышленник, заняв любой узел, может беспрепятственно прослушивать передачи в сети и понимать отправителя и получателя сообщений.

2.2 Сетевое кодирование

Теперь перейдём к изменениям, которые позволят нам воспользоваться рассмотренным методом для обеспечения анонимности. Для этого адрес получателя помещается внутрь сообщения, и оно разбивается на п частей, каждая из которых затем будет передаваться по отдельности, однако одна из частей не будет передаваться по сети. В дальнейшем будем называть эту часть «секретной частью» или «секретным пакетом».

В данной работе рассматривается способ выбора «секретной» части таким образом, чтобы её можно было независимо сгенерировать как на узле-отправителе, так и на узле- приёмнике, однако генерация этой части на любом другом узле представляет большую вычислительную сложность. Тогда, в силу того, что адрес получателя находится в теле сообщения, разбитого на несколько частей, злоумышленник, не имея полного пакета, не сможет выделить интересующую его информацию.

Рассмотрим два способа разбиения сообщения на части.

В первом способе будем считать, что передаваемое сообщение есть подпространство в расширенном поле GF(р^п). В таком случае это сообщение представимо как набор из к базисных векторов подпространства, а значит, представимо в матричном виде в простом поле GF_p, где каждая строка является представлением базисного вектора. Далее отправитель транспонирует получившуюся матрицу P [4]. Тогда мы можем записать её в следующем виде:

В дальнейшем будем рассматривать каждую строку получившейся транспонированной матрицы как отдельный пакет и будем рассылать их независимо. Перед началом рассылки создадим секретный пакет po и «зашумим» передаваемые пакеты следующим образом:

Таким образом, передаваемые пакеты представляют собой строчки матрицы pi, каждая из которых содержит привнесенную ошибку, что не позволяет без дополнительных действия получить исходную матрицу и подпространство. Передача данных столбцов по отдельности может перемешать их порядок на приёмной стороне, что не позволит корректно восстановить его при помощи секретного пакета. Эта проблема решается при помощи указания правильной последовательности пакетов в заголовке, что позволяет при получении пакетов восстановить передаваемую матрицу по их идентификаторам.

В связи с этим возникает вопрос — как получить секретный пакет так, чтобы его содержимое могли восстановить только отправитель и получатель. Этому вопросу посвящен следующий параграф данной работы, а пока будем считать, что содержимое секретного пакета есть какого-то рода функция от адреса получателя. Тогда легитимный получатель, зная свой адрес, сможет восстановить секретный пакет, а злоумышленник не сможет этого сделать, поскольку адрес получателя является неизвестной ему информацией.

После этой процедуры становится возможным передавать части сообщения (кроме секретной) независимо, до тех пор, пока узел-получатель не соберёт в своём буфере п линейно независимых векторов. При их накоплении получатель может восстановить оригинальное сообщение, получив все векторы pi и вычислив вектор ро, равный тому, что использовал отправитель при отправке. Согласно предположению, остальные узлы не могут вычислить тот же вектор ро, что и отправитель, поэтому, даже получив п векторов, они не могут восстановить оригинальное сообщение.

Упомянем также другой способ разбиения сообщения, который непосредственно следует из построений, использованных при разработке метода COPE. В данном случае сообщением является не подпространство, а двоичный вектор P. Он представим в виде двоичной суммы п слагаемых:а также, без ограничения общности,

где Ро — специально подобранная секретная часть (двоичный вектор), а Pi выбраны произвольно, но так, чтобы выполнялось равенство (1).

В таком случае обеспечивается анонимность передачи данных, только для получения исходного сообщения вместо сбора линейно независимых векторов, достаточно сложить по модулю 2 все передаваемые части.

2.3 Работа с секретным пакетом

В предыдущем параграфе рассматривался метод передачи и сохранения пакета при условии наличия уже созданного секретного пакета. В этом параграфе мы изучим его более подробно и рассмотрим способы его конструирования.

Безусловно, существуют простые способы создать секретный пакет общий для двух лиц, начиная от шифр-блокнота, и заканчивая протоколом обмена ключей Диффи-Хеллмана, однако все они накладывают ограничения на общающихся лиц (например, наличие шифр- блокнота подразумевает встречу перед началом передачи данных — личную или через посредника).

В данной работе рассматривается способ создания секретного пакета без таких ограничений. Для этого используется код Рида-Соломона, в который искусственно внесены ошибки, предотвращающие нелегитимное декодирование секретного пакета. Входной точкой алгоритма является адрес получателя и случайное зерно. Для каждого сообщения создаётся своё случайное зерно, чтобы диверсифицировать секретные пакеты. Конкатенируя адрес получателя и выбранную последовательность, мы получаем секретный пакет:

где гр_г — адрес получателя пакета, а R — случайная последовательность фиксированной длины

Далее необходимо передать получателю достаточно информации для восстановления секретного пакета. Для этого мы кодируем получившееся секретный пакет ро систематической формой кода Рида-Соломона с параметрами т, к, 21 = т — к, где т — длина кода, к — число информационных символов (равное длине одного пакета), а t — исправляемое кодом число ошибок, и допускаем t ошибок в проверочных символах. В результате получаем кодовое слово— проверочные символы. Далее из получившегося вектора В отрезается начальная часть, содержащая адрес получателя (т.к. кодирование систематическое, первые к символов кодового слова составляют информационные символы). Получившийся вектор (будем называть его «секретом») посылается в заголовке вместе с передаваемыми пакетами.

После получения секрета S легитимный получатель может дополнить его своим адресом и таким образом восстановить секретный пакет. Злоумышленнику же потребуется, во-первых, перебрать все возможные адреса в сети, а во-вторых, пытаться декодировать получившийся вектор, чтобы проверить догадку относительно конкретного узла. Несмотря на то, что в конце-концов злоумышленник может узнать получателя, это потребует от него порядкабольшей вычислительной сложности, что при достаточном количестве узлов в сети и длине кода, приводит к значительным увеличениям затрат как временных, так и ресурсных, что позволяет обеспечить необходимое время отсутствия компрометации передачи.

В параграфе рассмотрен метод, позволяющий обеспечить анонимность получателя в открытой беспроводной сети без использования криптосистемы с открытым ключем. Метод хотя не обеспечивает полной анонимности контактирующих сторон, значительно затрудняет процесс их раскрытия злоумышленником, позволяя обеспечивать анонимность в течение установленного времени.

Заключение

Таким образом, в результате решения выше стоящих задач, были получены следующие выводы:

1.Представление кодов в виде кодовых деревьев. Кодовое дерево - связной граф, не содержащий циклов. Связной граф - граф, в котором для любой пары вершин существует путь, соединяющий эти вершины. Граф состоит из узлов (вершин) и ребер (ветвей), соединяющих узлы, расположенные на разных уровнях. Для построения дерева равномерного двоичного кода выбирают вершину называемую корнем дерева (истоком) и из нее проводят ребра в следующие две вершины и т.д.

2. Используя на каждом шаге вышеописанные механизмы, отправитель способен более плотно использовать среду, что приводит к увеличению пропускной способности канала. Однако в силу открытости передачи данных пассивный злоумышленник, заняв любой узел, может беспрепятственно прослушивать передачи в сети и понимать отправителя и получателя сообщений.

3. Метод, позволяющий обеспечить анонимность получателя в открытой беспроводной сети без использования криптосистемы с открытым ключем. Метод хотя не обеспечивает полной анонимности контактирующих сторон, значительно затрудняет процесс их раскрытия злоумышленником, позволяя обеспечивать анонимность в течение установленного времени.

Список литературы

• 1. Гашков С.Б., Применко Э.А., Черепнев М.А. Криптографические методы защиты информации. – М.: Академия, 2015. – 304 с.
  2. Грибунин В.Г., Чудовский В.В. Комплексная система защиты информации на предприятии. – М.: Академия, 2012. – 416 с.
  3. Гришина Н.В. Комплексная система защиты информации на предприятии. – М.: Форум, 2015. – 240 с.
  4. Емельянова Н.З., Партыка Т.Л., Попов И.И. Защита информации в персональном компьютере. – М.: Форум, 2012. – 368 с.
  5. Защита информации в системах мобильной связи. Учебное пособие. – М.: Горячая Линия - Телеком, 2015. – 176 с.
  6. Комплексная система защиты информации на предприятии. Часть 1. – М.: Московская Финансово-Юридическая Академия, 2012. – 124 с.
  7. Корнеев И.К, Степанов Е.А. Защита информации в офисе. – М.: ТК Велби, Проспект, 2014. – 336 с.
  8. Максименко В.Н., Афанасьев, В.В. Волков Н.В. Защита информации в сетях сотовой подвижной связи. – М.: Горячая Линия - Телеком, 2014. – 360 с.
  9. Малюк А.А, Пазизин С.В, Погожин Н.С. Введение в защиту информации в автоматизированных системах. – М.: Горячая Линия - Телеком, 2011. – 146 с.
  10. Малюк А.А. Информационная безопасность. Концептуальные и методологические основы защиты информации. Учебное пособие. – М.: Горячая Линия - Телеком, 2014. – 280 с.
  11. Маньков В.Д, Заграничный С.Ф. Методические рекомендации по изучению "Инструкции по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках". – М.: НОУ ДПО "УМИТЦ "Электро Сервис", 2011. – 132 с.
  12. Петраков А.В. Основы практической защиты информации. Учебное пособие. – М.: Солон-Пресс, 2015. – 384 с.
  13. Северин В.А. Комплексная защита информации на предприятии. – М.: Городец, 2012. – 368 с.
  14. Сурис М.А., Липовских В.М. Защита трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии. – М.: Энергоатомиздат, 2013. – 216 с.
  15. Хорев П.Б. Методы и средства защиты информации в компьютерных системах. – М.: Академия, 2012. – 256 с.
  16. Хорев П.Б. Программно-аппаратная защита информации. – М.: Форум, 2012. – 352 с.
  17. Шаньгин В.Ф. Комплексная защита информации в корпоративных системах. – М.: Форум, Инфра-М, 2015. – 592 с.