Аннотації

Автор(и):
Баліна О.І., Буценко Ю.П., Савченко Ю.Г.
Автор(и) (англ)
Balina Elena , Butsenko Yurij , Savchenko Yulij
Дата публікації:

11.03.2019

Анотація (укр):

Задачі захисту інформації наразі належать до найактуальніших при дослідженні телекомунікаційних систем.Це вимагає використання якомога більш досконалих процедур шифрування.Розглянуто задачу побудови узагальненого опису процедури формування псевдовипадкових числових послідовностей, що використовуються як ключі при шифруванні інформаційного обміну в телекомунікаційних системах обмеженого доступу, а також моделюванні зовнішніх впливів при діагностуванні технічного стану цифрових пристроїв. Показано, що ця задача безпосередньо пов’язана із задачею кількісної оцінки якості псевдовипадкової послідовності з точки зору її наближення до істинно випадкової. На відміну від традиційного підходу, що базується на використанні для генерації послідовностей цього класу лінійних регістрових фільтрів, запропоновано застосувати універсальні моделі цифрових автоматів (моделі Мілі та Мура). Такий підхід суттєво збільшує комбінаторне різноманіття можливих алгоритмів генерації, що утруднює криптоаналіз та, по суті, збільшує захищеність інформаційних систем з обмеженим доступом. В той же час практична реалізація відповідних процедур формування псевдовипадкових числових послідовностей може бути здійснена як програмно, так і апаратно без ускладнень.

Анотація (рус):

Рассмотрена задача построения обобщающего описания процедуры формирования псевдослучайных числовых последовательностей, которые используются в качестве ключей при шифровании информационного обмена в телекоммуникационных системах с ограниченным доступом, а также моделировании внешних влияний при диагностировании технического состояния цифровых устройств. Показано, что эта задача непосредственно связана с задачей количественной оценки качества псевдослучайной последовательности с точки зрения ее близости к истинной случайности. В отличие от традиционного подхода, базирующегося на использовании для генерации последовательностей этого класса линейных регистровых фильтров, предложено использование универсальных моделей цифровых автоматов (модели Мили и Мура). Такой подход существенно увеличивает комбинаторное разнообразие возможных алгоритмов генерации, что усложняет криптоанализ. Как результат, повышается защищенность соответствующих информационных систем с ограниченным доступом. В то же время практическая реализация соответствующих процедур формирования псевдослучайных бинарных последовательностей может быть реализована практически без осложнений как программного, так и аппаратного характера.

Анотація (англ):

A pseudorandom binary sequence (PRBS) is a sequence of 1’ and 0’s, that, while generated with a deterministic algorithm, is difficult to predict and exhibits statistical behavior similar to truly random sequence. PRBS are used in telecommunication, especially to spread information content in Analog-to-Information Converters, but also in encryption, simulation technique and time-of-flight spectroscopy. Generation of PRBS can be realized by using of discrete shift register (DSR), flip-flops, FPGA-based implementation, virtual instrumentation etc. However, methods of pseudorandom binary sequences generation based on finite automaton concept are presented in this paper. A direct connection with the issues of numerical evaluation of the quality of pseudorandom binary sequence in terms of its proximity to a random sequence is shown. The using for the generation of PRBS universal models of numerical automaton (models of Mealy and Moore machines) are proposed. Such an approach significantly increases the combinatorial variety of generation algorithms. Thus, crypto-analyses is significantly complicated, and, as a result, security of information systems with limited access is increased. It is significant that in this case, the practical implementation of procedures for theformation of pseudorandom binary sequence can be implemented both in hardware and software without complications.

Література:

  1. Danny Dolev Andrew.On the security of public key protocols / Danny Dolev Andrew, Chi-Chih Chao // IEEE Trans. Information Theory ‒ 1983. ‒ № 29(2). ‒ P. 198 ‒ 207.
  2. Колмогоров А.Н. Три подхода к определению понятия «количество информации» [Текст] / А.Н. Колмогоров // Проблемы передачи информации. ‒ 1964.№1 (1). ‒ С. 3 11.
  3. Вьюгин В.В. Колгоморовская сложность и алгоритмическая случайность [Текст]. ‒ М. 2012. ‒ 131 с.

 

  1. Kullback S. Letter to editor: The Kullback-Leibler distance / Kullback S., Leibler R.A. // The American Statistіcian, ‒ 1987. – v.41 (4). ‒ P. 340 ‒ 341.
  2. Ali E.Abbas (2017). A Kullback-Leibler View of Maximum Entropy and Maximum-Log Probability Methods / Ali E. Abbas, Andrea H. Cadenbach, Elsan Salini. Retrieved from http//creativecommons/licenses/by/4.0/.
  3. Renyi Alfred. On measures of information and enthropy // Proceedins of Fourth Berkeley Symposium on Mathematics, Statistics and Probability. – 1961. P. 547 561.
  4. Потий А. Статистическое тестирование генераторов случайных и псевдослучайных чисел с использованием набора статистических тестов NIST STS / А.Потий, С.Орлова // Правове, нормативне та метрологічне забезпечення систем захисту інформації в Україні. ‒ 2001. Вип. 2, ‒ C. 206 214.
  5. Andrew Rukhin, NIST Statistical Test Suite, Retrieved from http//csrc/nist.gov/groups/ ST/toolkit/rng/documentation_software. html.
  6. Soto Juan. Statistical Testing of Random Number Generators// Proceedings of the XXII аnd National Information Systems Security Conference. ‒ 1999. ‒ P. 101 ‒ 112.
  7. Пометун С.О. Алгебраїчні атаки на потокові шифратори як узагальнення кореляційних атак // Системні дослідження та інформаційні технології. ‒ 2008. ‒ №2. С. 29 40.
  8. Малогулко Р.В. Вдосконалення генераторів ПВП та їх застосування в системах скремблер-дескремблер телекомунікаційних пристроїв / Р.В. Малогулко., Ю.Г. Савченко // Наукові записки УНДІЗ. 2008. ‒ № 6(8).C. 4349.
  9. Хлапонін Ю.І. Побудовакомплексних системзахисту для громадських інформаційних систем управління / Ю.І. Хлапонін, Є.Є. Шабала, О.В. Бойко, Б.О. Бондаренко // Управління розвитком складних систем.2018.№34.
    ‒ С. 104 – 108.

 

References:

  1. Dolev, Danny, Yao, Chi-Chih. (1983). On the security of public key protocols. IEEE Trans.Information Theory, 29 (2), 198 – 207.
  2. Hlaponin, Yu.I., Shabala, E.E., Boyko, O.V., Bondarenko, B.O. (2018). Construction of complex defensive systems for public information systems of management. Management of development of complex systems. Kyiv, Ukraine: 34, 104 – 108.
  3. Kolmogorov, A.N. (1964). Three approaches to notion of “quantity of information”. Problems of Information Transfer, 1(1), 3 – 11.
  4. Vjugin, V.V. (2012). Kolmogorov’s complexity and algorithmic randomness. MFTI, Moskow; 131.
  5. Kullback, S., Leibler, R.A. (1987). Letter to editor: The Kullback-Leibler distance. The American Statistician, 41 (1), 340 – 341.
  6. Abbas, Ali E., Cadenbach, Andrea H., Salini, Elsan. (2017). A Kullback-Leibler View of Maximum Enthropy and Maximum-Log Probability. Retrieved from http//creativecommons/licenses/by/4.0/.
  7. Renyi, Alfred. (1961). On measures of information and enthropy. Proceedings of Fourth Berkeley Symposium on Mathematics, Statistics and Probability, 547 – 561.
  8. Potij, A., Orlova, S. (2001). Statistical testing of generators of random and pseudorandom numbers using NIST STS statistical tests suite. Law, normative and technologic support of information defence systems at Ukraine: 2, 206 – 214.
  9. Rukhin, Andrew L. NIST statistical test suite. Retrived from http// csrc. nist.gov/groups/ST/toolkit/png/documentation software html.
  10. Soto, Juan. (1999). Statistical testing of random number generators.Proceedings of XXII аnd National Information Systems Security Conference, USA, NIST.
  11. Pometun, S.O. (2008). Algebraic attacks on stream ciphers as generalization of correlation attacks. System research and information technologies, 2, 29 – 40.
  12. Malogulko, R.V., Savchenko, Yu.G. (2008). Improvement of generators of pseudorandom sequences and their applications at systems scrambler-descrambler of telecommunication devices.Scientific papers of Ukrainian scientific-researching Institute of Telecommunicatios, 8, 104 – 108.