bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2024-22-5-80-88bsuir-3985Research ArticleСтатьиОсобенности структурно-аппаратного обеспечения преобразования информации в криптосистемахFeatures of Structural Hardware Transformation of Information in CryptosystemsЧернявскийА. Ф.ChernyavskiyA. F.

Чернявский А. Ф., д-р техн. наук, акад. Нац. акад. наук Беларуси, проф., проф. каф. интеллектуальных систем, Белорусский государственный университет (БГУ)

г. Минск

Chernyavskiy A. F., Dr. of Sci. (Tech.), Academician of the National Academy of Sciences of Belarus, Professor, Professor at the Department of Intelligent Systems, Belarusian State University (BSU)

Minsk

КозловаЕ. И.KozlovaE. I.

Козлова Елена Ивановна, канд. физ.-мат. наук, доц., зав. каф. интеллектуальных систем

220030, г. Минск, просп. Независимости, 4

Тел.: +375 17 209-58-36

Kozlova Elena Ivanovna, Cand. of Sci., Associate Professor, Head of the Intelligent Systems Department

220030, Minsk, Nezavisimosti Ave, 4

Tel.: +375 17 209-58-36

kozlova@bsu.byЧернявскийЮ. А.ChernyavskiyYu. A.

Чернявский Ю. А., канд. техн. наук, доц., доц. каф. информатики

г. Минск

Chernyavskiy Yu. A., Cand. of Sci., Associate Professor, Associate Professor at the Department of Informatics

Minsk

Белорусский государственный университетBelarusian State UniversityБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics2024251020242258088Copyright © Чернявский А.Ф., Козлова Е.И., Чернявский Ю.А., 20242024Чернявский А.Ф., Козлова Е.И., Чернявский Ю.А.Chernyavskiy A.F., Kozlova E.I., Chernyavskiy Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3985

Рассмотрены виды, функции и некоторые особенности криптосистем, а также схемотехнические варианты расширения их функциональных возможностей. Представлены варианты формирования ключей и шифров, используемых в криптосистемах с типовой структурной организацией, и технологии создания цепочек шифрования. Описана схема шифрования, в рекуррентной формуле алгоритма которой задействованы предыдущие блоки как шифрования, так и открытого текста. Данная схема надежно защищает от любой несанкционированной модификации зашифрованного текста. Приведены структурные схемы организации криптосистем симметричного и асимметричного типов. Предложен вариант реализации декодирующей процедуры в пороговом МИМА-криптомодуле разделения секрета с маскирующим преобразованием, в котором минимизируются необходимые временные и аппаратные затраты на выполнение процедуры реконструкции секрет-оригинала. Представленный материал может быть частью исходных разделов необходимого и достаточно обеспеченного в математическом плане учебного пособия по основам и современным проблемам криптографии.

The article considers types, functions and some features of cryptosystems, as well as circuit design options for expanding their functionality. Options for generating keys and ciphers used in cryptosystems with a typical structural organization, and technologies for creating encryption chains are presented. An encryption scheme is described, in the recurrent formula of the algorithm of which the previous blocks of both encryption and plaintext are used. This scheme reliably protects against any unauthorized modification of the encrypted text. Structural diagrams of the organization of symmetric and asymmetric cryptosystems are given. A variant of implementing a decoding procedure in a threshold MIMA cryptomodule for sharing a secret with a masking transformation is proposed, in which the necessary time and hardware costs for performing the procedure of reconstructing the original secret are minimized. The presented material can be the part of the original sections of a necessary and sufficiently provided in mathematical terms textbook on the basics and modern problems of cryptography.

криптосистемашифрключхеш-функциягенератор случайных чиселминимально избыточное модулярное кодированиекриптостойкостьпреобразованиетранспортное кодированиеМИМА-криптомодульcryptosystemcipherkeyhash functionrandom number generatorminimum redundant modular codingcryptographic strengthconversiontransport codingMIMA cryptomoduleРабота выполнена в рамках Государственной программы научных исследований «Цифровые и космические технологии, безопасность общества и государства» (подпрограмма «Цифровые технологии и космическая информатика», задание 5.1.6.3).This work was carried out in the frames of the State Рrogramme of Scientific Research “Digital and Space Technologies, Security of Society and the State” (Subprogramme “Digital Technologies and Space Informatics”, assignment 5.1.6.3).ReferencesХарин, Ю. С. Математические и компьютерные основы криптологии / Ю. С. Харин. Минск: Новое знание, 2003.Kharin Yu. S. (2003) Mathematical and Computer Foundations of Cryptology. Minsk, Novoe Znanie Publ. (in Russian).Конев, И. Р. Информационная безопасность предприятия / И. Р. Конев, А. В. Беляев. СПб.: БХВ-Петербург, 2003.Konev I. R., Belyaev A. V. (2003) Information Security of an Enterprise. St. Petersburg, BHV-Petersburg Publ. (in Russian).Информационные технологии и безопасность. Криптографические алгоритмы генерации псевдослучайных чисел: СТБ 34.101.47–2017.State Standard of the Republic of Belarus STB 34.101.47–2017. Information Technology and Security. Cryptographic Algorithms for Generating Pseudorandom Numbers (in Russian).Чернявский, А. Ф. Особенности машинной арифметики высокопроизводительных модулярных вычислительных структур / А. Ф. Чернявский, Е. И. Козлова, А. А. Коляда // Журнал Белорусского государственного университета. Математика. Информатика. 2023. № 2. С. 94–101.Chernyavsky A. F., Kozlova E. I., Kolyada A. A. (2023) Features of Machine Arithmetic of High-Performance Modular Computing Structures. Journal of the Belarusian State University. Mathematics. Computer Science. (2), 94–101 (in Russian).Червяков, Н. И. Модулярная арифметика и ее приложения в инфокоммуникационных технологиях / Н. И. Червяков, А. А. Коляда, П. А. Ляхов. М.: Физматлит, 2017.Chervyakov N. I., Kolyada A. A., Lyakhov P. A. (2017) Modular Arithmetic and Its Applications in Infocommunication Technologies. Moscow, Fizmatlit Pabl. (in Russian).Коляда, А. А. Модулярная интерпретация сообщений в системах защиты информации / А. А. Коляда, С. Ю. Протасеня, Н. И. Червяков // Инфокоммуникационные технологии. 2015. Т. 13, № 3. С. 245–252.Kolyada A. A., Protasenya S. Yu., Chervyakov N. I. (2015) Modular Interpretation of Messages in Information Security Systems. Infocommunication Technologies. 13 (3), 245–252 (in Russian).Коляда, А. А. Пороговый метод разделения секрета на базе избыточных модулярных вычислительных структур / А. А. Коляда, П. В. Кучинский, Н. И. Червяков // Информационные технологии. 2019. Т. 25, № 9. С. 553–561.Kolyada A. A., Kuchinsky P. V., Chervyakov N. I. (2019) Threshold Method of Secret Sharing Based on Redundant Modular Computing Structures. Information Technologies. 25 (9), 553–561 (in Russian).Чернявский, А. Ф. Метод деления на двоичную экспоненту для выполнения декодирующей операции в пороговом мини-криптомодуле разделения секрета в маскирующем преобразовании / А. Ф. Чернявский, А. А. Коляда, С. Ф. Протасеня // Теоретическая и прикладная криптография: матер. Междунар. науч. конф. Минск: Белор. гос. ун-т, 2020. С. 99–104.Chernyavsky A. F., Kolyada A. A., Protasenya S. F. (2020) Method of Division by Binary Exponent for Performing a Decoding Operation in a Threshold Mini-Cryptomodule for Sharing a Secret in a Masking Transformation. Theoretical and Applied Cryptography: Proceedings of the International Scientific Conference. Minsk, Belarusian State University. 99–104 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.