«Разработка и исследование отечественного легковесного алгоритма шифрования при ограниченности ресурсов»

Информация о проекте

Проект № AP09259570

Руководитель проекта: Капалова Н.А.

Наименование темы проекта: «Разработка и исследование отечественного легковесного алгоритма шифрования при ограниченности ресурсов».

Основные направления развития криптографии во многом связаны с развитием средств связи, информационных технологий и вычислительной техники. Именно прогресс в этих областях сделал возможным повсеместное использование компактных устройств с малой вычислительной мощностью, имеющих доступ к сети Интернет и реализующих концепцию «Интернета вещей». Жёсткие ограничения на внутренние вычислительные ресурсы таких устройств делают затруднительным или невозможным использование классических криптографических алгоритмов. Актуальной задачей является оптимизация параметров «легковесных» алгоритмов блочного шифрования.

В Республике Казахстан для защиты информации применяются в основном зарубежные аппаратно-программные средства, которые являются прозрачными для их разработчиков. Поэтому разработка отечественных средств криптографической защиты информации и в том числе отечественного легковесного алгоритма шифрования на основе ранее разработанных алгоритмов шифрования безусловно актуальна.

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 и аутентификации, а также созданию на их основе программных средств криптографической защиты информации (СКЗИ). В ЛИБ также проводятся НИР по криптоанализу разработанных и существующих алгоритмов шифрования и криптографическим атакам, основанным на статистических уязвимостях выходной последовательности.

Цель проекта: Разработка отечественной легковесной системы криптографической защиты информации на основе ранее разработанных в Лаборатории информационной безопасности алгоритмов шифрования. Созданный легковесный алгоритм шифрования будет реализоваться программно и использоваться в различных системах защиты информации.

Ожидаемые результаты. При реализации данного проекта будет разработана отечественная легковесная система криптографической защиты информации (ЛСКЗИ) на основе ранее разработанных в ЛИБ алгоритмов шифрования, которая будет применяться в цифровых устройствах и группах небольших вычислительных машин, подключенных к сети Интернет и имеющих ограниченные вычислительные ресурсы.

При проектировании ЛСКЗИ учитываются назначения и характеристики каждой сферы деятельности, а также особенности тех устройств, в которых она будет функционировать.

 

Полученные результаты: Рассмотрены основные направления легковесной криптографии и современные требования к алгоритму, осуществляющему шифрование на ее основе. Приведены характеристики реализации наиболее известных блочных шифров, а также обзор проводимых исследований по разработке СКЗИ и созданию легковесного алгоритма шифрования. Выбран один из стандартных подходов к решению проблемы создания эффективных методов и средств легковесной криптографии: разработка новых специализированных решений в методологическом, алгоритмическом и программно-аппаратном плане. Рассмотрены программные реализации наиболее известных блочных шифров.

Разработана общая схема нового симметричного блочного алгоритм шифрования LBC-3 с характеристиками легковесной криптографии.  Проверены свойства «лавинного эффекта» разработанного алгоритма.   

Исследованы два вида нелинейного преобразования для использования в алгоритме шифрования. Первый вид – это динамический S-блок размером 8 битов. Предложен метод создания динамических S-блоков, меняющихся при каждом изменении секретного ключа на основе известных и проверенных S-блоков. Получены результаты исследования различных свойств динамически созданных S-блоков. Проверены значения нелинейности алгоритмов после преобразования. Второй вид нелинейного преобразования – это 4-х битные S-блоки. Были созданы три S-блока и исследованы их криптографические свойства.   Эти S-блоки сгенерированы с помощью генератора ПСП с определенными параметрами.

Опубликована 1 (одна) статья в издании с ненулевым импакт-фактором, рекомендованном КОКСОН.

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.    

Бияшев Рустем Гакашович

6603642864

3.    

Усатова Ольга Александровна

57204581062

AAX-9677-2021

0000-0002-5276-6118

4.    

Бегимбаева Енлик Ериковна

57191071133

AAN-1396-2020

0000-0002-4907-3345

5.    

Алгазы Кунболат Тлеуханулы

57202761698

AAH-3846-2021

0000-0003-3670-2170

6.    

Дюсенбаев Дилмуханбет Самуратович

 

57191434138

7.    

Самрат Санжар Мухамбеткалиулы

 

Список научных трудов за 2021 год

  • Капалова Н.А., Хаумен А. Динамические таблицы подстановок симметричных блочных алгоритмов шифрования // Вестник КазНПУ им. Абая, серия «Физико-математические науки». – Алматы: КазНПУ, 2021. – №3(75). – С. 115-120.
  • Капалова Н.А., Хаумен А., Сулейменов О.Т. Легковесные системы криптографической защиты информации // Матер. междунар. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы информационной безопасности в Казахстане». – Алматы, – С. 48-54
  • Бегимбаева Е.Е., Тұрғанбай А.Н. Автоматтанды-рылған ақпараттық жүйенің қолжетімділікті шектеу жүйесі // Матер. междунар. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы информационной безопасности в Казахстане». – Алматы, – С. 15-21
  • Усатова О.А., Адилев Е.С. Аудит безопасность мобильных приложений // Матер. междунар. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы информационной безопасности в Казахстане». – Алматы, – С. 85-90