«Разработка и исследование алгоритма шифрования и создание программно-аппаратного комплекса для его реализации»

Приоритет: “Информационные, телекоммуникационные и космические технологии”

Проект № AP08856426

Руководитель проекта: Капалова Н.А.

Наименование темы проекта: «Разработка и исследование алгоритма шифрования и создание программно-аппаратного комплекса для его реализации».

Актуальность: Современная криптография — это отдельное научное направление на стыке математики и информатики. Ее практическое применение стало неотъемлемой частью жизни современного общества.

В Казахстане для защиты электронной информации применяются в основном зарубежные аппаратно-программные средства, поэтому разработка казахстанских средств криптографической защиты безусловно является актуальной и необходимой. Принят ряд законов по использованию информационных технологий и средствам криптографической защиты информации. В Концепции кибербезопасности «Киберщит Казахстана» (от 30 июня 2017 г.) указано, что необходимы «Предоставление приоритета исследованиям и собственной школе прикладной математики по разработке средств криптографической защиты информации, криптологии, разработок по программируемым логическим интегральным схемам, квантовой криптографии и разработке защиты систем передачи, обработки и хранения информации, а также систем информационной безопасности» и «Преодоление проблемы не высокой востребованности отечественных разработок, т. к. кибербезопасность в конечном итоге зависит от уровня развития отечественной IT- отрасли и электронной промышленности».

Для шифрования данных применяют три вида шифраторов: аппаратные, программно-аппаратные и программные. Их основное различие заключается не только в способе реализации шифрования и степени надёжности защиты данных, но  и в цене. Это часто становится для пользователей определяющим фактором. Самыми доступными из них считаются программные устройства шифрования, затем следуют программно-аппаратные средства и самые дорогостоящие – аппаратные. Несмотря на то что цена аппаратных шифраторов существенно выше программных, разница в цене не сравнима с значительным повышением качества защиты информации.

В Лаборатории информационной безопасности (ЛИБ) Института информационных и вычислительных технологий (ИИВТ) КН МОН РК проводятся научно-исследовательские работы (НИР) по разработке и анализу новых систем шифрования, электронной цифровой подписи (ЭЦП), генерации криптографических ключей, аутентификации и созданию на их основе программных средств криптографической защиты информации (СКЗИ). Разработанные программные СКЗИ являются основой как для их аппаратной, так и для их программно-аппаратной реализации.

Цель проекта: Разработка и исследовании алгоритма шифрования, предназначенного для предварительного шифрования конфиденциальной информации на основе ранее разработанных в ЛИБ отечественных алгоритмов шифрования, и его реализация в виде программно-аппаратного комплекса. Создание опытного образца прибора для аппаратной реализации разработанного алгоритма шифрования.

Ожидаемые результаты. При реализации данного проекта будет разработана модель алгоритма шифрования на основе ранее разработанных в ЛИБ алгоритмов шифрования, адаптированных для использования в системах с особыми требованиями и изготовлен опытный образец программно-аппаратной реализации модели этого алгоритма. Разрабатываемое устройство будет представлять собой одноплатный миникомпьютер, предназначенный для работы средства криптографической защиты информации, выполняющий функцию программного средства шифрования файлов.

Полученные результаты: Предложен способ проектирования узлов замены блочного шифра, применяемый для генерации таблиц замены. Проведены работы по оценке стойкости полученных S-блоков. Получены результаты сравнения криптографических характеристик сгенерированной подстановки с S-блоками известных алгоритмов.

Разработан новый алгоритм симметричного блочного шифрования «AL02», проведено его исследование на статистическую безопасность и проверены критерии лавинного эффекта.

Разработан алгоритм шифрования «AL03» и создана программа шифрования файлов «AL03 Crypto 1.0» для защиты информации от несанкционированного раскрытия информации.

Разработана конструкция изделия. Получены макетный образец одноплатного миникомпьютера и результаты испытаний макетного образца. 

Состав исследовательской группы  

№ п/п	Фамилия, имя, отчество	Scopus Author ID	Researcher ID в Web of Science	ORCID
1.	Капалова Нурсулу Алдажаровна	57191242124	P-5631-2017	0000-0001-9743-9981
2.	Нысанбаева Сауле Еркебулановна	55453992600	–	0000-0002-5835-4958
3.	Хаумен Армиянбек	57202454908	–	0000-0002-1670-2520
4.	Хомпыш Ардабек	57217828793	–	0000-0002-0702-9346
5.	Сакан Кайрат Саканулы	–	–	0000-0002-6812-6000
6.	Варенников Андрей  Владиславович	57219993891	–	–
7.	Сулейменов Олжас Телжанович	–	–	–
8.	Самрат Санжар Мухамбеткалиулы	–	–	–

 

Список научных трудов за 2021 год

• Kapalova N., Аlgazy K, Sakan K, Dyussenbayev D. The Algorithm of Block Encryption «Al03» and the Results of its analysis // Вестник КазНПУ. – 2021. – №3(75). – P. 108-114. https://doi.org/10.51889/2021-3.1728-7901.13
• Дюсенбаев Д.С., Алғазы К.Т., Сақан Қ.С. Симметриялы шифрларда қолданылатын сызықты емес түйіндерді зерттеу // Матер. Межд. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы информационной безопасности в Казахстане». – Алматы, 2021. – С. 34–38.
• А.с. 19124. Программа шифрования файлов «AL03 Crypto (версия 1.0)» (программа для ЭВМ) / Варенников А.В., Сақан Қ.С., Алғазы К.Т., Д.С. Дюсенбаев; опубл. 07.2021. – 1 с.
• Дюсенбаев Д.С., Капалова Н.А., Алғазы К.Т., Хомпыш А. SP желісі негізінде құрылған жаңа Аl02 блокты шифрлау алгоритмінің құрылымы // Матер. VI междунар. науч.-практ. конф. «Информатика и прикладная математика». – Алматы, 2021. – С. 398–406.
• Самрат С.М. «AL02» шифрлеу алгоритмінің қасиеттерін зерттеу // Матер. VI междунар. науч.-практ. конф. «Информатика и прикладная математика». – Алматы, 2021. – С. 411–416.