Проектирование и разработка информационных систем

---

Министерство образования и науки Российской Федерации 
федеральное государственное автономное образовательное учреждение 
высшего образования 
«Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» 
Институт компьютерных наук и технологий 
Кафедра «Компьютерные интеллектуальные технологии» 
Проект допущен к защите 
Директор ИКНТ, проф., д.т.н. 
_________ Заборовский В.С. 
«____» ____________ 2017 г. 
МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ 
ПРИРОДНЫХ АЛГОРИТМОВ 
ДЛЯ КРИПТОАНАЛИЗА НЕКОТОРЫХ ШИФРОВ
направление: 02.04.03 «Математическое обеспечение и администрирование 
информационных систем»
программа подготовки магистров «Проектирование и разработка 
информационных систем» 
Выполнила:
студентка группы 
Захарова Александра Анатольевна
Подпись______________
Руководитель:
к.ф.-м.н., доцент 
Пак Вадим Геннадьевич
Подпись______________
Консультант:
ст. преподаватель 
Заковряшин Юрий Дмитриевич
Рецензент:
Подпись_______________
Санкт-Петербург 2017 

---

РЕФЕРАТ
«Исследование эффективности природных алгоритмов для криптоанализа 
некоторых шифров» 
Название на англ.: Analysis of efficiency of natural algorithm for cryptoanalysis of 
some ciphers.
Работа содержит: стр. 114 ,ил. 23, табл. 41, библ. названий 32, 3 приложения.
Ключевые слова: криптографические алгоритмы, муравьиный алгоритм, 
генетический алгоритм, алгоритм AES, алгоритм DES, атака на алгоритм, 
криптоанализ. 
Тема работы относится к области криптоанализа симметричных 
алгоритмов шифрования. Было исследовано применение муравьиного и 
генетического алгоритмов для криптоанализа симметричных алгоритмов 
шифрования AES и DES.
Тема актуальна, так как обеспечение безопасности хранения и передачи 
информации имеет большое значение. Анализ стойкости шифров ко взломам 
является важной задачей в криптологии. Существует ряд работ, посвященных 
криптоанализу с использованием природных алгоритмов.
Работа состоит из списка специальных терминов, вводного раздела, 
четырех основных глав и заключительной части. Актуальность работы 
раскрыта в вводном разделе, там же описаны основная цель и поставленные 
задачи. Криптоанализ важное направление криптологии, которое определяет 
возможности дешифрования оригинального текста из зашифрованного без 
доступа к ключу. 
Первая глава имеет обзорный характер и дает представление о 
криптографических алгоритмах, в частности AES и DES с кратким описанием 
алгоритмов.
Вторая глава посвящена описанию муравьиного и генетического 
алгоритмов криптоанализа. 

---

В третьей главе рассмотрена реализация инструментов для 
криптоанализа алгоритмов шифрования DES и AES.
В четвертой главе представлены результаты тестирования муравьиного 
и генетического алгоритмов криптоанализа. Также приведены результаты 
проведенных экспериментов, проводится их анализ. Делаются выводы об 
эффективности использования муравьиного и генетического алгоритмов для 
криптоанализа симметричных шифров AES и DES. 
В заключительной части сделаны выводы по проделанной работе и 
возможных направлениях развития области исследований. В приложениях 
представлены модульные диаграммы, диаграмма последовательности, листинг 
программы, в которой реализованы алгоритмы шифрования/дешифрования 
AES и DES, муравьиный и генетический алгоритмы криптоанализа.
 
Work contains 114 p., 34 pic., 41 tab., 32 sources, 3 adj. 
Subject: 
Analysis of efficiency of natural algorithm for cryptanalysis of some 
ciphers.
Keywords: AES, DES, ANT-Crypto algorithm, genetic algorithms, 
cryptanalysis
Subject of the study relates to cryptanalysis of symmetric cryptographic 
algorithms. Attacks called Ant-Crypto and genetic algorithms were used for the 
cryptanalysis of DES and AES. 
Objective of the study is to make a conclusion of effective usage of Ant-
Crypto and genetic algorithms for cryptanalysis of DES and AES. 
The first two chapters review and describe cryptographic algorithms DES and 
AES as well as Ant-Crypto and genetic algorithms.
The third chapter describes requirements and software implementation. A 
binary search space based on directed graph is used in the investigation.
The forth chapter shows developed software testings and experiments data as 
well as analysing of the obtained results. 

---

Parameters affecting the efficiency of cryptanalysis algorithms were derived 
throw series of experiments. 
The efficiency is measured as the number of correctly detected bits to a key 
length. 

---