Спосіб оцінювання параметрів генератора псевдовипадкових чисел, орієнтованого на криптографічний аналіз
Вантажиться...
Дата
2025
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми. Надійність сучасних криптографічних систем безпосередньо залежить від якості використаних генераторів псевдовипадкових чисел (ГПВЧ). Однак існуючі методи оцінки ГПВЧ (наприклад, стандартні статистичні батареї NIST STS) орієнтовані переважно на верифікацію готових реалізацій і не надають інструментів для системного дослідження того, як саме зміна внутрішніх параметрів конструкції (розміру стану, співвідношення швидкість/місткість, кількості раундів перестановки) впливає на компроміс між безпекою, продуктивністю та стабільністю. Це створює прогалину в інструментарії криптографічного аналізу та обумовлює актуальність розробки нового спеціалізованого способу оцінювання, спрямованого саме на дослідження параметричних залежностей. Мета роботи. Розробити спосіб та реалізувати програмний інструмент для комплексного експериментального оцінювання впливу параметрів генератору псевдовипадкових чисел на криптографічні та експлуатаційні характеристики. Об’єкт дослідження. Процес генерування псевдовипадкових послідовностей криптографічно стійкими генераторами.
Предмет дослідження. Спосіб оцінювання параметрів генератора псевдовипадкових чисел, орієнтований на криптографічний аналіз. Методи дослідження. У роботі використано комплекс наукових методів: теоретичний аналіз та систематизація для вивчення архітектур ГПВЧ і методів їх оцінки; об'єктно-орієнтоване моделювання та програмна реалізація для створення конфигурованого інструменту; експериментальний метод для проведення вимірювань; методи математичної статистики (розрахунок ентропії Шеннона, коефіцієнта автокореляції) для аналізу якості послідовностей; порівняльний аналіз для оцінки ефективності різних конфігурацій.
Наукова новизна. Наукова новизна полягає в розробці нового способу оцінювання параметрів ГПВЧ, що відрізняється наступним:
• Запропоновано інтегрований підхід, що поєднує в єдиному програмному інструменті можливість гнучкого налаштування параметрів ГПВЧ, автоматизований розрахунок криптографічних метрик (ентропія, автокореляція), бенчмаркінг продуктивності та довготривалий моніторинг стабільності.
• Розроблено методику системного параметричного аналізу, що дозволяє експериментально досліджувати функціональні залежності між архітектурними параметрами та вихідними характеристиками, а не просто тестувати готові конфігурації на відповідність.
• Отримано нові кількісні результати щодо впливу параметрів на продуктивність і ентропію, що дозволяє оптимізувати вибір конфігурацій.
Практична цінність. Практична цінність роботи полягає в наступному:
• Створено готовий до використання програмний інструмент на мові Java, що може застосовуватися розробниками та дослідниками для аналізу та порівняння різних конфігурацій Duplex-Sponge ГПВЧ.
• На основі експериментальних даних сформовано конкретні рекомендації щодо вибору оптимальних параметрів для різних сценаріїв застосувань (максимальна швидкість, універсальне використання, максимальна безпека).
• Запропонований спосіб і інструмент можуть бути інтегровані в процес проектування криптографічних систем для обґрунтованого вибору параметрів генератора, підвищуючи ефективність розробки.
Особистий внесок магістранта. Особистий внесок автора полягає в самостійному проведенні теоретичного аналізу, розробці архітектури та повній програмній реалізації інструменту, плануванні та проведенні всіх експериментальних досліджень, обробці отриманих даних, формулюванні висновків та практичних рекомендацій. Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дослідження були представлені та обговорені на XVIII конференцію магістрантів та аспірантів ПМК-2025 року (Київ, 19- 21 листопада 2025 р.); Структура та обсяг роботи. Магістерська дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних джерел з 13 найменувань. Повний обсяг роботи становить 81 сторінок, що містять 8 рисунків та 6 таблиць.
Опис
Ключові слова
генератор псевдовипадкових чисел, криптографічний аналіз, Duplex-Sponge конструкція, оцінювання параметрів, ентропія, автокореляція, Ascon, програмний інструмент., pseudorandom number generator, cryptographic analysis, Duplex-Sponge construction, parameter evaluation, entropy, autocorrelation, software tool.
Бібліографічний опис
Бужацький, В. М. Спосіб оцінювання параметрів генератора псевдовипадкових чисел, орієнтованого на криптографічний аналіз : магістерська дис. : 123 Комп’ютерна інженерія / Бужацький Володимир Михайлович. – Київ, 2025. – 90 с.