Statistické vyhodnocení dat v rámci aplikované kryptografie

Bc. František Váňa

Diplomová práce

Statistical evaluation of data in applied cryptography

Anotace:

V současné době hraje kryptografie klíčovou roli při zajišťování informační bezpečnosti, zejména v oblasti ochrany citlivých dat. Jedním z klíčových aspektů kryptografických systémů je použití náhodných čísel, jejichž kvalita zásadně ovlivňuje bezpečnost celého systému. Cílem této diplomové práce je analyzovat a otestovat kvalitu generátoru náhodných čísel využívaných pro kryptografické účely. V teoretické části práce jsou představeny základní kryptografické prvky, náhodné generátory a jejich testování, výčet testovacích programů a popsání všech využitých testů. Předmětem praktické části je samotný postup při testování, popsání nastavených parametrů, analýza výsledků a výsledné rozhodnutí o náhodnosti. Testování probíhá na třech různých souborech s náhodnými daty poskytnutými Národním úřadem pro kybernetickou a informační bezpečnost (NÚKIB). Na základě ověřených postupů dokumentací NIST SP 800-22 je rozhodnuto o náhodnosti sekvencích v jednotlivých souborech. Závěrem práce je zhodnocení získaných výsledků a doporučení dalších postupů v oblasti testování generátorů náhodných čísel.

Abstract:

Currently, cryptography plays a key role in ensuring information security, especially in protecting sensitive data. One of the fundamental aspects of cryptographic systems is the use of random numbers, whose quality significantly affects the security of the entire system. The aim of this thesis is to analyze and test the quality of random number generators used for cryptographic purposes. The theoretical part of the thesis introduces the basic cryptographic elements, random number generators, and their testing. It also includes an overview of testing programs and a detailed description of all utilized tests. The practical part focuses on the testing process itself, describing the configured parameters, analysis of the results and the final decision on randomness. The testing is performed on three different data files containing random data provided by Národní úřad pro kybernetickou a informační bezpečnost (NÚKIB). Based on verified procedures from the NIST SP 800-22 documentation, a decision on the randomness of the sequences in each file is made. The paper concludes with an evaluation of the obtained results and recommendations for further procedures in the field of random number generator testing.

Klíčová slova

kryptografie, statistická analýza, NIST STS, náhodná čísla, generátor náhodných čísel, pseudonáhodný generátor, náhodnost, kryptografická bezpečnost, NÚKIB

Keywords

cryptography, statistical analysis, NIST STS, random numbers, random number generator, pseudo-random generator, randomness, NÚKIB, cryptographic security

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 4. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 3. 6. 2025
• Vedoucí: prof. Ing. Jindřich Špička, Ph.D.
• Oponent: Vladislav Bína, externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Provozně ekonomická fakulta

Magisterský studijní program:
Informatika