Разработка и исследование алгоритмов хеширования произвольной длины для цифровых подписей и оценка их стойкости

Информация о проекте

OR11465439 Разработка и исследование алгоритмов хеширования произвольной длины для цифровых подписей и оценка их стойкости

Актуальность:

В связи с интенсивным развитием информационных технологий возникает необходимость усовершенствования существующих методов защиты информации. Такие задачи встают перед мировым криптографическим сообществом для своевременного обеспечения целостности и достоверности данных. Одной из таких задач является разработка хеш-функции, удовлетворяющей определенным требованиям. Предназначением хеш-функции является отображение сообщения произвольной длины в хеш-код фиксированной длины.

Хеширование используется во всех областях цифрового мира. Оно является важным составляющим элементом современного цифрового пространства, например, без применения хеш-функций транзакции онлайн-банкинга и системы, защищенные паролем, не были бы достаточно защищены.  

Хеширование изначально использовалась для проверки целостности сообщений, но в настоящее время оно широко распространилось в информатике и программировании для оптимизации важнейших операций с данными. Область применения механизма хеширования чрезвычайно обширна.

Разработка и исследование новых методов хеширования на фоне быстрого развития области информационных технологий, представляет собой актуальную задачу. В настоящее время существует большое разнообразие хеш-функций, и исследования в этой области продолжаются.

Теоретически, проектирование качественной хеш-функции сложнее, чем проектирование качественного симметричного шифра. Это обусловлено тем, что помимо большинства требований, предъявляемых к алгоритмам шифрования, необходимо также учитывать ряд жестких требований непосредственно к хеш-функциям. Поэтому разработка и исследование оптимальных схем построения хеш-функции весьма актуальны. 

Цели выполняемой научно-исследовательской работы:

Целью научно-исследовательской работы по научно-технической программе является разработка быстродействующих и надежных хэш-функций на базе ранее разработанных алгоритмов шифрования в Лаборатории информационной безопасности ИИВТ КН МОН РК.

Ожидаемые результаты:

Будут разработаны:

– алгоритм хеширования на основе ранее разработанных алгоритмов шифрования;

– алгоритмы хеширования для контроля целостности информации в ИКТ;

– алгоритм цифровой подписи с применением разработанной функции хеширования;

– комплекс компьютерных программ, реализующих разработанные алгоритмы хеширования и ЭЦП;

– прототип программно-аппаратной реализации разработанного алгоритма хешироваия.

Созданный алгоритм хеширования с достаточно большой свободой выбора размеров входных блоков и выходного хеша (дайджеста) будет практически универсальным и может использоваться  в любых криптографических протоколах и алгоритмах электронной цифровой подписи. Полученные результаты будут обеспечивать аутентификацию и целостность передаваемой и хранимой конфиденциальной информации в различных организациях.

Получены следующие результаты:

1) Проведены работы по изучению и анализу современных методов хеширования данных и обзору исследований по ним, их практическому применению и реализации.

2) Разработан новый алгоритм хеширования HBC-256 на основе нового итеративного блочного шифра CF. Для построения хеш-функции использована конструкция Меркля-Дамгарда с наиболее распространенной модификацией Wide-pipe.

3) Разработан новый алгоритм хеширования «HAS01» на базе конструкции «губки». Он преобразует открытый текст произвольной длины со 192-битными блоками в хеш-значение размером 256 или 512 битов.  Основное отличие этого алгоритма – на стадии поглощения функция , входящая в состав функции , вызывается более одного раза.

4) Изучение надежности этих алгоритмов хеширования по оценкам анализа «лавинного эффекта» подтвердило его наличие в необходимой степени. F-функция HAS01 изучена методами полного перебора, «встреча посередине», поиск коллизии.

5) Реализация алгоритмов выполнена в виде программы «ISL_HASH 1.0» на базе алгоритмов HBC-256, HAS01-256 и HAS01-512 для получения хеш-образов данных произвольной длины и проверки целостности файлов при сравнении хеш-образов.

Состав исследовательской группы:

п/п

Фамилия, имя, отчество

 

Scopus Author ID

Researcher ID в Web of Science

ORCID

1.    

Нысанбаева Сауле Еркебулановна

55453992600

0000-0002-5835-4958

2.    

Бияшев Рустем Гакашович

6603642864

3.    

Калимолдаев Максат Нурадилович

56153126500

0000-0003-0025-8880

4.    

Мутанов Галимкаир Мутанович

6506682964

S-9862-2019

0000-0002-1375-1343

5.    

Бабенко Людмила Климентьевна

19336822700

AAE-1989-2019

0000-0002-9250-3232

6.    

Ищукова Евгения Александровна

36561670100

L-4489-2016

0000-0002-6818-1608

7.    

Капалова Нурсулу Алдажаровна

57191242124

P-5631-2017

0000-0001-9743-9981

8.    

Маро Екатерина Александровна

·        54684715000

F-2673-2017

0000-0001-5136-7804

9.    

Тынымбаев Сахыбай

·        57200075185

ABA-6240-2020

0000-0002-9326-9476

10.                  

Абдилдаева Асель Асылбековна

·        56367145800

O-4374-2017

0000-0002-6381-9350

11.                  

Бегимбаева Енлик Ериковна

·        57191071133

AAN-1396-2020

0000-0002-4907-3345

12.                  

Жұмажанов Бағашар Жұмажанұлы

·        57215926761

AAZ-5728-2020

0000-0002-5035-9076

13.                  

Ибраимов Маргулан Касенович

·        57189617696

P-8023-2014

0000-0002-8049-3911

14.                  

Рог Ольга Алексеевна

·        –

15.                  

Усатова Ольга Александровна

·        57204581062

AAX-9677-2021

0000-0002-5276-6118

16.                  

Минникаев Марат Нургалиевич

·        –

17.                  

Алғазы Күнболат Тілеуханұлы

·        57202761698

AAH-3846-2021

0000-0003-3670-2170

18.                  

Аршидинова Мукаддас Тургановна

·        57206902087

0000-0002-2695-6823

19.                  

Оналбеков Мухит Акбердиевич

·        55366705000             

ABF-2817-2021

0000-0002-2417-9709

20.                  

Хомпыш Ардабек

·        57217828793

0000-0002-0702-9346

21.                  

Сакан Кайрат Саканулы

·        –

0000-0002-6812-6000

22.                  

Варенников Андрей  Владиславович

·        57219993891

23.                  

Дюсенбаев Дилмуханбет Самуратович

·        57191434138

24.                  

Остапенко Владислав Витальевич

·        –

25.                  

Лизунов Олег Александрович

·        –

26.                  

Ержанов Ауельбек Бахганович

·        –

27.                  

Сулейменов Олжас Телжанович

·        –

28.                  

Хаумен Армиянбек

57202454908 

0000-0002-1670-2520

29.                  

Анищенко Людмила Николаевна

30.                  

Айтмухамбетова Гульнур Аманжоловна

31.                  

Калиева Гульнара Сериковна

32.                  

Марденов Ерік Маратұлы

33.                  

Намазбаев Тимур Адильканович

57199834076

T-1905-2017

0000-0002-2389-2262

34.                  

Нурзакова Жулдыз Аманжоловна

35.                  

Меркебаев Азат Галымжанулы

36.                  

Шахмаев Рашид Ахатович

37.                  

Шокишалов Жасулан Маликулы

38.                  

Пиязбаева Акмарал Бейсенкуловна

0000-0001-9180-8010

39.                  

Исаева Жансая Сакеновна

40.                  

Арсланова София Загитовна

41.                  

Асанханов Бекзат Иманбекович

42.                  

Мавлютов Эльдар Газизович

 

Список публикаций за 2021 год:

Зарубежные публикации:

  • Ussatova, S. Nyssanbayeva, W. Wojcik. Modeling of the user’s identification security system of on the 2fa base // Intl Journal Of Electronics And Telecommunications. – 2021. – Vol. 67, NO. 2, – P. 235-240 (квартиль Q4, процентиль – 28).

Отечественные публикации:

  • Усатова О.А., Бегимбаева Е.Е., Нысанбаева С.Е., Усатов Н.С. Анализ методов и практическое применение хеш-функций // Известие НАН РК. Серия Физико-математических наук. – Алматы, 2021. – № 5(339). – С. 100-
  • С. Нысанбаева, Қ. Сақан. Хештеу алгоритмдерін жасаудағы блокты шифрлау алгоритмдерін қолдану ерекшеліктері // Матер. VI междунар. науч.-практ. конф. «Информатика и прикладная математика». – Алматы, 2021. – С. 406-
  • К. Алгазы, Қ. Сакан, Н. Капалова, Д. Дюсенбаев. HAS03 хеш алгоритмін құру және зерттеу // Матер. междунар. науч. конф. в области информационных технологий, посвящ. 75-летию проф. У.А. Тукеева. – Алматы, 2021. – С. 55-61.
  • Усатова О.А., Нысанбаева С.Е., Бегимбаева Е.Е., Усатов Н.С. Применение алгоритма проверки подлинности сообщений и хэш-функции // Матер. VI междунар. науч.-практ. конф. «Информатика и прикладная математика». – Алматы, 2021. – С. 451-
  • С.Е.Нысанбаева, К.Т. Алғазы, Қ.С. Сақан, А.Хомпыш. CF блокты шифрлау алгоритмі және оны биттік шашырау эффектіне зерттеу (Статья поступила в редакцию журнала «Вестник Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Серия Математика. Компьютерные науки. Механика» и находится на рецензировании).

Авторские свидетельства:

  • А. с. 30318. Алгоритм хеширования данных «HBC-256» / Сакан К.С., Нысанбаева С.Е.; опубл. 20.09.2021. – 1 с.
  • А. с. 20661. Программа хеширования данных «ISL_HASH 1.0» / Варенников А.В., Нысанбаева С.Е., Капалова Н.А., Дюсенбаев Д.С., Сақан Қ.С., Лизунов О.А.; опубл. 05.10.2021. – 1 с.