Система захищеного електронного документообігу на базі технології блокчейн

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorЩербина, Олександр Андрійович
dc.contributor.authorРудницький, Павло Євгенійович
dc.date.accessioned2024-12-26T08:41:35Z
dc.date.available2024-12-26T08:41:35Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractАктуальність теми. У сучасному світі, який характеризується стрімким розвитком цифрових технологій, електронний документообіг стає невід'ємною частиною бізнес-процесів, державного управління та багатьох інших сфер. Ці системи дозволяють зменшити витрати часу і ресурсів, автоматизувати обробку документів та забезпечити прозорість операцій. Проте, попри численні переваги, впровадження таких систем супроводжується значними викликами, серед яких найбільш актуальними є безпека даних, автентифікація користувачів, верифікація документів та гарантування їхньої незмінності і автентичності. З розвитком інформаційних технологій та збільшенням обсягів цифрових даних зростають і ризики, пов'язані з несанкціонованим доступом, фальсифікацією документів, витоком конфіденційної інформації та іншими кіберзагрозами. Це зумовлює необхідність пошуку інноваційних рішень, які забезпечують захищеність і цілісність даних в процесі обміну та зберігання. Одним із перспективних підходів до вирішення цих проблем є використання блокчейн-технологій, які дозволяють створювати децентралізовані системи з високим рівнем безпеки. Блокчейн забезпечує прозорість та незмінність записів, що є ключовими аспектами в контексті довіри до систем електронного документообігу. Використання блокчейну також дає змогу впроваджувати механізми автоматизації, такі як смарт-контракти, які, в свою чергу, підвищують ефективність процесів і мінімізують вплив людського фактора. Актуальність теми обумовлена потребою у розробці нових підходів до побудови систем електронного документообігу, які враховують сучасні виклики та ризики. Запропонована в рамках даної роботи система інтегрує блокчейн, як основний елемент для збереження істинності даних, поєднуючи його з off-chain архітектурою для підвищення масштабованості, швидкодії та зниження витрат. При цьому, пропонується механізм динамічного генерування хеш-ключа доступу до даних, що, в свою чергу, привносить додатковий шар захисту до системи. Мета і задачі дослідження. Метою магістерської дисертації є підвищення рівня захисту, масштабованості та енергоефективності систем електронного документообігу на основі блокчейн-технологій шляхом розробки та обґрунтування методу динамічного генерування ключів доступу та врахування архітектурних особливостей on-chain та off-chain підходів. Було поставлено такі задачі для дослідження: 1. Провести аналіз існуючих систем електронного документообігу та методів їх захисту. 2. Оцінити переваги та недоліки існуючих підходів. 3. Запропонувати та впровадити архітектурне рішення, яке інтегрує блокчейн як джерело істинності даних. 4. Розробити алгоритм динамічного генерування ключів доступу на основі Proof of Work для підвищення безпеки системи. 5. Провести оцінку ефективності запропонованого рішення в умовах сучасних кіберзагроз. Методи дослідження. Для досягнення мети роботи та вирішення поставлених завдань було використано такі наукові методи: 1. Метод системного аналізу: застосовано для аналізу існуючих підходів до управління доступом та підтримки високого рівня безпеки даних у блокчейн-системах. Цей метод дав змогу ідентифікувати переваги та недоліки існуючих рішень, а також визначити вимоги до розробки нового підходу. 2. Математичне моделювання: використано для формалізації алгоритму Proof of Work та моделювання процесу динамічного генерування ключів доступу. 3. Криптографічний аналіз: застосовано для оцінки стійкості запропонованого алгоритму до атак, зокрема brute force і колізійних атак. Цей метод допоміг визначити рівень криптографічної стійкості динамічно згенерованих ключів доступу. Наукова новизна. Наукова новизна дослідження полягає у розробці та впровадженні механізму динамічного генерування ключів доступу в системах електронного документообігу, які базуються на Off-chain підході. Вперше запропоновано використання цього механізму для підвищення рівня захисту цифрових документів шляхом збільшення ентропії між екземплярами даних, що значно ускладнює компрометацію ключів навіть у випадку неавторизованого доступу до зовнішніх сховищ. Практичне значення одержаних результатів. Запропонований підхід може бути впроваджений в різних галузях, таких як логістика, медицина, фінанси, державний сектор тощо, для забезпечення захисту конфіденційної інформації, підвищення ефективності документообігу та зниження ризиків несанкціонованого доступу до даних. Особистий внесок магістранта полягає у власному виконанні повного циклу досліджень: від концептуалізації ідеї до практичної реалізації та оцінки ефективності запропонованого рішення. Апробацiя результатiв та публiкацiї. Основні положення і результати представлені та обговорювались на: ● XVII-й науковій конференції магістрантів та аспірантів «Прикладна математика та комп’ютинг» ПМК-2024 (Київ, 20-22 листопада 2024 р.); ● IV Міжнародній науково-практичній конференції «SCIENCE AND TECHNOLOGY: CHALLENGES, PROSPECTS AND INNOVATIONS», 28-30.11.2024, Осака, Японія. Також за результатами досліджень опублікована стаття ● в науковому журналі «Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки» (№ 6, 2024). Структура та обсяг роботи. Магістерська дисертація складається з чотирьох розділів, висновків по кожному розділу та загальних висновків по роботі в цілому, списку використаних літературних джерел (18 найменувань). Повний обсяг дисертації – 91 сторінки, у тому числі 82 сторінки основного тексту, 21 рисунок, 1 таблиця. Ключові слова: захищений електронний документообіг, динамічне генерування хеш-ключів, Proof of Work, Blockchain, Off-chain.
dc.description.abstractotherRelevance of the Topic. In today's world, characterized by the rapid development of digital technologies, electronic document management has become an integral part of business processes, public administration, and numerous other fields. These systems allow for the reduction of time and resource consumption, automation of document processing, and ensure operational transparency. However, despite these advantages, the implementation of such systems presents significant challenges, among which the most pressing are data security, user authentication, document verification, and ensuring the immutability and authenticity of documents. With the advancement of information technologies and the increasing volume of digital data, risks associated with unauthorized access, document forgery, information leakage, and other cyber threats are also growing. This necessitates the development of innovative solutions to guarantee the security and integrity of data during exchange and storage. One promising approach to addressing these challenges is the use of blockchain technologies, which enable the creation of decentralized systems with a high level of security. Blockchain ensures transparency and immutability of records, which are critical aspects for trust in electronic document management systems. Moreover, blockchain facilitates the implementation of automation mechanisms, such as smart contracts, which increase process efficiency and minimize human error. The relevance of this topic is underscored by the need to develop new approaches to the design of electronic document management systems that address modern challenges and risks. The system proposed in this research integrates blockchain as a core element to ensure data authenticity while combining it with an off-chain architecture to enhance scalability, performance, and cost efficiency. Additionally, a mechanism for dynamically generating hash-based access keys is proposed, introducing an extra layer of protection to the system. Research Objective and Tasks. The objective of this master's thesis is to enhance the security, scalability, and energy efficiency of blockchain-based electronic document management systems by developing and substantiating a method for dynamic access key generation and considering the architectural features of on-chain and off-chain approaches. The research tasks include: 1. Analyzing existing electronic document management systems and their security methods. 2. Evaluating the advantages and disadvantages of current approaches. 3. Proposing and implementing an architectural solution that integrates blockchain as a source of data authenticity. 4. Developing an algorithm for dynamic access key generation based on Proof of Work to enhance system security. 5. Assessing the effectiveness of the proposed solution against modern cyber threats. Research Methods. The following scientific methods were used to achieve the research objectives: ● System analysis: Applied to analyze existing approaches to access management and maintaining high data security levels in blockchain systems. This method helped identify the advantages and disadvantages of existing solutions and set requirements for developing a new approach. ● Mathematical modeling: Used to formalize the Proof of Work algorithm and simulate the process of dynamic access key generation. ● Cryptographic analysis: Applied to evaluate the resilience of the proposed algorithm to attacks, including brute force and collision attacks. This method helped determine the cryptographic strength of the dynamically generated access keys. Scientific Novelty. The scientific novelty of this research lies in the development and implementation of a mechanism for dynamic access key generation in electronic document management systems based on the off-chain approach. For the first time, this mechanism is proposed to enhance the security of digital documents by increasing the entropy among data instances, significantly complicating key compromise, even in cases of unauthorized access to external storage. Practical Significance of the Results. The proposed approach can be applied in various fields, such as logistics, healthcare, finance, and the public sector, to ensure the protection of confidential information, improve document management efficiency, and reduce the risks of unauthorized data access. Personal Contribution. The master's student personally conducted the full research cycle: from conceptualizing the idea to practical implementation and evaluating the effectiveness of the proposed solution. Validation of Results and Publications. The main findings and results were presented and discussed at: ● The XVII Scientific Conference for Master's and PhD Students “Applied Mathematics and Computing” (AMC-2024), Kyiv, November 20–22, 2024. ● The IV International Scientific and Practical Conference “SCIENCE AND TECHNOLOGY: CHALLENGES, PROSPECTS, AND INNOVATIONS,” Osaka, Japan, November 28–30, 2024. Additionally, a research article was published in the scientific journal ● "Scientific Notes of V.I. Vernadsky Taurida National University. Series: Technical Sciences" (No. 6, 2024). Structure and Volume of the Thesis. The master's thesis consists of four chapters, conclusions for each chapter, overall conclusions for the work, and a list of references (18 sources). The total volume of the thesis is 91 pages, including 82 pages of main text, 21 figures, and 1 table. Keywords: secure electronic document management, dynamic hash key generation, Proof of Work, blockchain, off-chain.
dc.format.extent88 с.
dc.identifier.citationРудницький, П. Є. Система захищеного електронного документообігу на базі технології блокчейн : магістерська дис. : 123 Комп'ютерна інженерія / Рудницький Павло Євгенійович. – Київ, 2024. – 88 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/71356
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectзахищений електронний документообіг
dc.subjectдинамічне генерування хеш-ключів
dc.subjectProof of Work
dc.subjectBlockchain
dc.subjectOff-chain
dc.subjectsecure electronic document management
dc.subjectdynamic hash key generation
dc.subject.udc004.77: 004.72
dc.titleСистема захищеного електронного документообігу на базі технології блокчейн
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
Rudnytskyi_PY_KV32mp_magistr_2024.docx
Розмір:
3.86 MB
Формат:
Microsoft Word XML
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (СПСКС)
Магістерські роботи