Формування псевдовипадкових послідовностей на основі стохастичних змін струму радіоелектронних засобів
DOI:
https://doi.org/10.33577/2312-4458.33.2025.27-33Ключові слова:
безконтактний індукційний датчик, криптографія, одноразові маркери, програмно-апаратний метод, псевдовипадкові послідовності, рівномірність розподілу, стохастичні зміни струму, статистичні характеристикиАнотація
Однією з ключових складових забезпечення інформаційної безпеки (в тому числі у засобах зв’язку) є використання криптографічних методів, зокрема систем шифрування. Такі методи ґрунтуються на генерації та обробці криптографічних ключів.
Існуючий підхід до генерації ключів – закриття виробником вихідних даних, формує критичну залежність користувачів від постачальників, унеможливлює повноцінний науковий аудит застосованих алгоритмів, ускладнює забезпечення криптографічної стійкості в умовах кіберзагроз і геополітичної нестабільності.
Проведений аналіз наслідків комерціалізації криптографічних засобів виявив нерівномірність доступу користувачів до засобів захищеного зв’язку. Це, в свою чергу, створює загрози на рівні як локальних систем, так і національної безпеки.
Чи не єдиний шлях розв’язання цієї проблеми – створення власних методів генерації ключових послідовностей. Один із таких шляхів наведено в цій роботі. Авторами запропоновано інноваційний програмно-апаратний метод формування псевдовипадкових послідовностей (ПВП), який ґрунтується на використанні стохастичних змін струму, що виникають під час штатного функціонування радіоелектронних засобів (РЕЗ).
Доведено, що використання фізичних принципів (флуктуацій природного або техногенного походження) дозволяє генерувати унікальні, непередбачувані ключі з високою ентропією. Запропонований підхід легко інтегрується в наявні (або перспективні) апаратно-програмні комплекси. Впровадження запропонованого підходу дозволяє не лише зберегти значні кошти (що витрачалися на закупівлю комерційного програмного забезпечення), але і суттєво підвищити технологічний суверенітет та інформаційну безпеку держави.
Результати дослідження становлять інтерес для розробників криптографічних рішень, науковців у сфері безпеки інформаційних технологій, а також фахівців оборонно-промислового комплексу.
Посилання
Істлейк, Д., Шиллер, Дж. Профіль сертифікатів та списків відкликання X.509 інфраструктури відкритих ключів (PKI). IETF. RFC 5280, 2005. 137 с.
Шнайєр Б. Прикладна криптографія: протоколи, алгоритми та вихідний код мовою С / пер. з англ. К. : ДіаСофт, 2002. 816 с.
Юй, С., Лю, Ю., Лу, С. A Physical Unclonable Function Based on Ambient Noise for Key Generation / S. Yu, Y. Liu, X. Lu. IEEE Access. 2021. Vol. 9. рр. 67721–67730. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3078311
Khovratovich D., Rechberger C. Advances in Cryptanalysis of Proprietary Encryption Algorithms. In Lecture Notes in Computer Science. Springer. 2014. https://doi.org/10.1007/978-3-662-44381-1_5
Kocarev L. Chaos-based cryptography: A brief overview. IEEE Circuits and Systems Magazine. 2001. Т. 1, № 3. С. 6–21.
Rukhin A. та ін. A Statistical Test Suite for Random and Pseudorandom Number Generators for Cryptographic Applications. NIST Special Publication 800-22, 2010. 131 с.
Поперешняк С. В. Засіб для тестування бітової послідовності на випадковість. Інженерія програмного забезпечення. 2020. № 9 (2). DOI: https://doi.org/10.32838/2663-5941/2020.4/16
Golic J. D. Cryptographic applications of noise-like signals. IEEE Transactions on Information Theory. 2006. Т. 52, № 3. С. 1123–1135.
National Institute of Standards and Technology. NIST SP 800-22. A Statistical Test Suite for Random and Pseudorandom Number Generators for Cryptographic Applications [Електронний ресурс]. April 2000. Режим доступу: http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/SP800-22rev1a.pdf
Thomas D. B., Luk W. High quality uniform random number generation using LUT optimised state machines. Field Programmable Logic and Applications. 2008. С. 77–84.
Kim Y., Yeom Y. Accelerated implementation for testing IID assumption of NIST SP 800-90B using GPU. PeerJ Computer Science. 2021. Т. 7. e404. DOI: https://doi.org/10.7717/peerj-cs.404
Менезес А. Дж., ван Ооршот П. С., Ванстоун С. А. Довідник із прикладної криптографії / пер. з англ. К.: Видавнича група BHV, 2003. 816 с.
Berlekamp E. R. Algebraic coding theory. New York : McGraw-Hill, 1968. 474 с.
National Institute of Standards and Technology. SP 800-90A: Recommendation for Random Number Generation Using Deterministic Random Bit Generators (NIST SP 800-90A), 2010. 138 с.
