Вариант организации многопоточной обработки конфиденциальных данных на базе клеточных автоматов

Цель исследования заключается в разработке системы многопоточной обработки на основе алгоритма шифрования с использованием клеточных автоматов и исследовании статистических показателей производительности в зависимости от аппаратной составляющей и величины входного блока, а также разработке рекомендаций для повышения криптоскойкости метода.

Методы. Рассмотрена математическая модель метода шифрования с использованием плавающего окна на базе клеточных автоматов [3]. Для исследования быстродействия процесса обработки конфиден-циальных данных разработан вариант организации структуры программного модуля с расширенным блоком настроечных параметров, определяющих размерность матрицы, строку активации битовой окрестности обрабатываемых элементов, число параллельных вычислений (тредов) и правило расшир-ения граничных элементов матрицы. Предложен метод формирования графической зависимости времени обработки от исходных параметров, область применения которого возможна как для обработки отдель-ных файлов, так и непрерывных потоков данных абонентов вычислительной сети.

Результаты. Разработан криптографический модуль, реализующий метод шифрования на базе клеточ-ных автоматов, особенностью которого является многопоточный режим работы и динамическое управ-ление блоком исходных параметров. Сформулированы рекомендации по установке окрестности активных элементов матрицы и числу потоков с учетом архитектуры центрального процессора. Проведены экспериментальные исследования, подтверждающие полноту и корректность предложенных решений. Показана целесообразность использования высокоскоростных накопителей на жестком диске и сохранение результатов шифрования в асинхронном сегментированном режиме с привязкой результата к рабочему треду.

Заключение. Предложенный вариант организации системы обработки конфиденциальной информации в виде программного модуля с учетом особенностей аппаратного обеспечения позволяет оптимизировать скорость обработки, а соблюдение рекомендаций по расширению окрестности при блочном преобразо-вании позволяет повысить криптостойкость алгоритма шифрования на базе клеточных автоматов с плавающим окном.

1. Марухленко А.Л., Мирзаханов П.С. Программный комплекс для моделирования процесса передачи и обработки сетевых потоков данных // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2012. № 2-3. С. 175-180.

2. Программно-аппаратный комплекс «Токси+метео» для оценки последствий возможных аварий с учетом данных о текущих погодных условиях / А.А. Агапов, И.О. Хлобыстова, С.Л. Марухленко, А.Л. Марухленко, А.С. Софьин // Безопасность труда в промышленности. 2011. № 1. С. 22-25.

3. Марухленко А.Л., Плугатарев А.В., Марухленко Л.О., Ефремов М.А. Комплексная оценка информационной безопасности объекта с применением математической модели для расчета показателей риска // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицин-ское приборостроение. 2018. Т. 8. № 4 (29). С. 34-40.

4. Dr. Allen Harper, Daniel Regalado, Ryan Linn, Stephen Sims, Branko Spasojevic, Linda Martinez, Michael Baucom, Chris Eagle, The late Shon Harris. Gray Hat Hacking: The Ethical Hacker’s Handbook, Fifth Edition. – McGraw-Hill Education, 2018. 640 c.

5. Борзов Д.Б., Чеснокова Е.О., Марухленко А.Л., Аль-Ашвал М.М.Я. Устройство поиска нижней оценки размещения в полносвязных матричных системах при двунаправленной передаче информации // патент на изобретение RUS 2421805 24.11.2008.

6. Программный модуль для оценки криптостойкости симметричных методов шифрования с использованием параллельных вычислений / В.П. Добрица, А.Л. Марухленко, Л.О. Марухленко, А.В. Плугатарев // Инфокоммуникации и космические технологии: состояние, проблемы и пути решения: сборник научных статей по материалам II Всероссийской научно-практической конференции. Курск, 2018. С. 33-38.

7. Анализ потенциальных уязвимостей и современных методов защиты многопользовательских ресурсов / М.О. Таныгин, А.Л. Марухленко, Л.О. Марухленко, Е.Е. Конорева // Инфокоммуникации и космические технологии: состояние, проблемы и пути решения: сборник научных статей по материалам II Всероссийской научно-практической конференции. Курск, 2018. С. 136-140.

8. Технология и программная реализация программного модуля для локализации потенциально опасных объектов на графической подложке с использованием нейронных сетей / М.О. Таныгин, А.Л. Марухленк., Л.О. Марухленко, А.Н. Романов // Инфокоммуникации и космические технологии: состояние, проблемы и пути решения: сборник научных статей по материалам II Всероссийской научно-практической конференции. Курск, 2018. С. 23-28.

9. Администрирование информационных систем / Д.О. Бобынцев, Л.А. Лисицин, А.Л. Марухленко, С.А. Кужелева. Курск, 2019. 201 с.

10. Асютиков А.А., Добрица В.П. Шифрование клеточным автоматом на разбиении по принципу плавающего окна // Инфокоммуникации и космические технологии: состояние, проблемы и пути решения: сборник научных статей по материалам II Всероссийской научно-практической конференции. Курск, 2018. С. 45-50.

11. Безопасность информационных систем / А.Л. Марухленко, М.О. Таныгин, М.А. Ефремов, А.Г. Спеваков; Юго-Зап. гос.ун-т. Курск, 2019. 210 с.

12. Разработка защищенных корпоративных систем на базе клиент-серверной технологии / М.А. Ефремов, Ю.А. Халин, А.Л. Марухленко, Л.О. Марухленко; Юго-Зап. гос.ун-т. Курск, 2018. 176 с.

13. Комплексная оценка информационной безопасности объекта с применением математической модели для расчета показателей риска / М.А. Ефремов, А.Л. Марух-ленко, А.В. Плугатарев, Л.О. Марухленко // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2018. Т. 8. № 4 (29). С. 34-40.

14. Вариант обеспечения информационной безопасности за счет повышения отказоустойчивости работы аппаратного межсетевого экрана / Л.О. Марухленко, А.Л. Ма-рухленко, К.М. Керимбаева, А.А. Шамина // Инфокоммуникации и космические технологии: состояние, проблемы и пути решения: сборник научных статей по материалам II Всероссийской научно-практической конференции. Курск, 2018. С. 10-14.

15. Установление доверительного канала обмена данными между источником и приёмником информации с помощью модифицированного метода одноразовых паролей / М.О. Таныгин, Х.Я. Алшаиа, В.А. Алтухова, А.Л. Марухленко // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2018. Т. 8. № 4 (29). С. 63-71.

16. Организация системы сетевого мониторинга и оценки состояния информационной безопасности объекта / А.Л. Марухленко, К.Д. Селезнёв, М.О. Таныгин, Л.О. Марухленко // Известия Юго-Западного государственного университета. 2019. 23(1): C. 118-129. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2019-23-1-118-129.