Разработка генератора псевдослучайных чисел на основе кубических радикалов

Цель исследования. Главной опасностью при передаче конфиденциальных данных является их утечка. Организациями применяются различные меры защиты конфиденциальных данных, в которые входят и принятие нормативных документов для регламентации действий сотрудников, и применение технических средств защиты помещений, и установка программных продуктов. Ассиметричные методы обладают высоким уровнем стойкости, но достаточно вычислительно трудоемки. А различные подходы с использованием симметричных криптосистем сталкиваются с проблемами генерации и передачи ключа абонентам. Так возникает противоречие, связанное с криптографическим преобразованием конфиденциальных данных с небольшой вычислительной стоимостью и высоким уровнем защиты. В связи с этим, цель данного исследования заключается в снижении рисков безопасности конфиденциальной информации в организации с помощью повышения эффективности защиты каналов связи от утечки информации криптографическими методами.

Методы. В предложенном методе предлагается при реализации ассиметричного алгоритма шифрования на блоки исходного сообщения накладывать цепочку ключей, полученных путем генерации псевдослучайной последовательности на базе кубических радикалов. Этот подход гарантирует отсутствие периодичности чисел в блоках и неограниченную длину псевдослучайной последовательности.

Результаты. Полученные в ходе имитационного моделирования результаты показали, что данные цепочки чисел имеют равномерный характер распределения, могут делиться на блоки произвольной длины и с математической точки зрения не имеют периодичности.

Заключение. В работе показано, что применение рекурсивного алгоритма к генерации ключей позволяет снизить объем вычислительных затрат на 20 %, не теряя в уровне стойкости при одинаковых ключах. Приводится сравнительная таблица, демонстрирующая меньшие вычислительные затраты при одинаковой длине ключа по сравнению с другими популярными алгоритмами.

1. Kalinin Maxim, Krundyshev Vasiliy, Zegzhda Peter. Cybersecurity risk assessment in smart city infrastructures // Machines. 2021. https://doi.org/10.3390/machines9040078.

2. Sukhanova N. Cryptographic information protection in distributed control systems – Science intensive technologies in mechanical engineering (2019). https://doi.org/10.37468/2307-1400-2021-2020-4-68-78. ISSN: 2307-1400.

3. Metelkov A. About cryptographic information protection measures in the implementation of information technology in the solution of management problems in the social and economic systems – National Security and Strategic Planning (2021). https://doi.org/10.37468/2307-1400-2021-2020-4-68-78. ISSN: 2307-1400.

4. Kaminskaya T. E., Kurbanova L. D. Retrospective and Prospects for the Development of Cryptocurrency – KnE Social Sciences (2018). https://doi.org/10.18502/kss.v3i2.1570.

5. Sukhanova Natalya V., Nakhushev Rakhim S. The Method of the Cryptographic Information Protection in IT -Systems // Proceedings of the 2019 IEEE International Conference Quality Management, Transport and Information Security, Information Technologies IT and QM and IS 2019 (2019). https://doi.org/10.1109/ ITQMIS.2019.8928348.

6. Sarwo B.B.P. Mulyana. Pengamanan file dokumen menggunakan kombinasi metode subtitusi dan Vigenere cipher – ILKOM Jurnal Ilmiah (2019). https://doi.org/10.33096/ilkom.v11i3.477.222-230.

7. Conceptualizing the key features of cyber-physical systems in a multi-layered representation for safety and security analysis / H. Nelson, Carreras Guzman, Morten Wied, Igor Kozine, Mary Ann Lundteigen // Systems Engineering. 2020. https://doi.org/10.1002/sys.21509

8. Ibrahimov B. G., Humbatov R. T., Ibrahimov R. F. Cryptographic Methods And Means Protection Transmitted Information in Telecommunication Systems // IFACPapersOnLine. 2018. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.11.187

9. Nesterenko A. Yu., Semenov A. M. On the practical implementation of Russian protocols for low-resource cryptographic modules // Journal of Computer Virology and Hacking Techniques. 2020.

10. Korolyov V., Ogurtsov M., Khodzinsky A. Multilevel Identification Friend or Foe of Objects and Analysis of the Applicability of Post-Quantum Cryptographic Algorithms for Information Security // Cybernetics and Computer Technologies. 2020. https://doi.org/10.34229/2707-451x.20.3.7. ISSN: 2707-4501.

11. Mohammad U.Q. Makki. A Review on Symmetric Key Encryption Techniques in Cryptography // International Journal of Computer Applications. 2016. https://doi.org/10.5120/ijca2016911203.

12. Rozlomii I. O. Researching structure and of cryptographic strength of the modification of gamma cipher // Electronics and Communications. 2016. https://doi.org/10.20535/2312-1807.2016.21.6.84112. ISSN: 1811-4512.

13. Beletsky A. Ya. Galois generalized matrices in stream ciphers // Telecommunications and Radio Engineering (English translation of Elektrosvyaz and Radiotekhnika). 2020. https://doi.org/ 10.1615/TelecomRadEng.v79.i8.20. ISSN: 19436009.

14. Beletsky A. Generalized pseudorandom generators of the galois and fibonacci sequences // CEUR Workshop Proceedings. 2020.

15. Application of arithmetic coding methods in cryptographic information protection systems / D. Havrylov, O. Shaigas, O. Stetsenko, Y. Babenko, V. Yroshenko // CEUR Workshop Proceedings. 2021.

16. Tungatarova A.T., Borankulova G.S. Cryptographic method of information protection in computer training systems // Theoretical & Applied Science. 2017. https://doi.org/10.15863/tas.2017.05.49.21. ISSN: 23084944.

17. Rajan S., Mahendran D. S., John Peter S. Modified AES-256 algorithm with multiple-keys for secure data transmission and persistent storage // International Journal of Advanced Science and Technology. 2019. ISSN: 22076360.

18. Harold F. Tipton, Micki Krause Nozaki. Information security management handbook, sixth edition // Information Security Management Handbook, Sixth Edition. 2016. Vol. 6.

19. Moos T. Unrolled Cryptography on Silicon // IACR Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systems. 2020. https://doi.org/10.46586/tches.v2020.i4.416-442.

20. Xiang Yu, Jing Qiu, Xianfei Yang, Yue Cong, Lei Du. An graph-based adaptive method for fast detection of transformed data leakage in IOT via WSN // IEEE Access. 2019. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2942335

21. Sujoy Sinha Roy, Angshuman Karmakar, Ingrid Verbauwhede. Ring-LWE: Applications to cryptography and their efficient realization // Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics). 2016. https://doi.org/10.1007/978-3-319-49445-6_18, ISSN: 16113349.

22. Blagoev I. Neglected Cybersecurity Risks in the Public Internet Hosting Service Providers // Information & Security: An International Journal. 2020. https://doi.org/10.11610/isij.4704

23. Cryptographic methods of information protection and VPN in IP networks / P.M. Movsarova, H.R. Vizirova, M.A. Bijsultanova, I.I. Gazieva, I.M. Daudov // Scientific development trends and education. 2019. https://doi.org/10.18411/lj-11-2019-38.