Комбинированное формирование криптографического ключа с помощью синхронизируемых искусственных нейронных сетей

В статье предлагается комбинированный метод формирования криптографического ключа. Предлагаемое комбинированное формирование состоит из двух этапов: формирование частично совпадающих бинарных последовательностей с помощью синхронизируемых искусственных нейронных сетей и устранение несовпадающих битов путем открытого сравнения четностей пар битов. В работе рассмотрены возможные уязвимости базового метода формирования криптографического ключа с помощью синхронизируемых искусственных нейронных сетей, оценена их опасность и предложена коррекция метода с целью обеспечения требуемой конфиденциальности формируемого общего секрета. На первом этапе рассмотрена атака «отложенный перебор». Для нейтрализации данной атаки предлагается использовать функцию свертки результатов нескольких независимых синхронизаций. В качестве функции свертки используется побитовое сложение по модулю двух векторов весовых коэффициентов сетей. Благодаря коррекции первого этапа базового алгоритма экспоненциально увеличивается объем отложенного перебора, а также становится неэффективным частотный анализ бинарных последовательностей. На втором этапе рассмотрена атака, основанная на знании четностей пар, с учетом предложенного метода коррекции первого этапа. Проведен анализ влияния параметров сетей на процесс устранения несовпадения битов на втором этапе. Выполнено статистическое моделирование данного анализа. Полученные результаты показали, что криптоаналитик не может однозначно различить значения оставшихся битов. Предложенный комбинированный метод позволяет повысить конфиденциальность формируемого общего секрета и существенно сократить количество обменов информацией по сравнению с технологией Neural key generation.

1. Пивоваров В.Л., Голиков В.Ф. Способ формирования криптографического ключа для слабо совпадающих бинарных последовательностей. Информатика. 2016;3(51):31-37.

2. Shannon C.E. Communication theory of secrecy systems. Bell system technical journal. 1949;28(4):656-715.

3. Kanter I., Kinzel W. The Theory of Neural Networks and Cryptography, Quantum Computers and Computing. 2005;5(1):130-140.

4. Ruttor A., Kanter I., Kinzel W. Dynamics of neural cryptography. Phys. Rev. Е. 2007;75(5):056104.

5. Голиков В.Ф., Радюкевич М.Л. Формирование общего секрета с помощью искусственных нейронных сетей. Системный анализ и прикладная информатика. 2019;(2):49-56.

6. Радюкевич М.Л., Голиков В.Ф. Усиление секретности криптографического ключа, сформированного с помощью синхронизируемых искусственных нейронных сетей. Информатика. 2020;17(1):102-108.

7. Голиков В.Ф., Ксеневич А.Ю. Атака на синхронизируемые искусственные нейронные сети, формирующие общий секрет, методом отложенного перебора. Доклады БГУИР. 2017;(8):48-53.