PROJEKTOVANJE UREĐAJA ZA KRIPTO-ZAŠTITU DIGITALNIH PODATAKA

Kada 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.
Šifriraćemo digitalni podatak od 4 bita. Prvi stepen bi izgledao ovako:

Ulazi su označeni sa A, B, C, D, a izlazi sa I1, I2, I3, I4. U tabeli stanja možete videti rezultat šifriranja nakon prvog stepena. 

Da vidimo kako izgleda kompletan uređaj. 

 

Uređaj je sastavljen od dva kola 4009, jednog kola 4030 i jednog kola 4077. Na sledećoj slici možete videti konfiguraciju kola. Na istoj slici može se videti i šema povezivanja.

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.

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.

Treba napomenuti da su rezultati po nivoima šifriranja dati i u binarnom i u heksadecimalnom obliku. Rezultati su dati tabelarno u Tabeli