Дослідження стійкості і ефективності криптографічних алгоритмів захисту інформації та їх реалізацій з використанням додаткових даних

Мета роботи полягає в удосконаленні, розвитку та створенні нових ефективних методів, процедур побудови та оцінювання ефективності криптографічних атак на системи захисту інформації з використанням додаткових даних, отриманні оцінок стійкості систем криптографічного захисту інформації відносно таких атак, а також у використанні нових методів для визначення напрямків та способів удосконалення апаратних та програмних реалізацій алгоритмів криптографічного захисту, що враховують новітні атаки з використанням інформації з побічного каналу, даних про збої, час виконання окремих операцій працюючою апаратурою, енерговитрати тощо.

Побудовано верхні оцінки середніх імовірностей цілочисельних диференціалів раундових функцій певної структури. Розроблена та експериментально досліджена атака збоїв на національний стандарт шифрування ДСТУ ГОСТ 28147:2009; сформульовані умови її ефективного застосування та пропозиції щодо захисту у різних сценаріях атаки. Реалізовано та застосовано алгоритм пошуку лінійних поліномів при здійсненні кубічної атаки на шифр PRESENT за умови витоку інформації з певних бітів у процесі шифрування.

Проаналізовано перемішуючі властивості різних групових операцій, таких як множення, додавання, побітове додавання та модульне додавання, заданих на одному носії, як показники стійкості алгоритму до атаки гомоморфізмів. Побудовано нову атаку збоїв на один з сучасних методів захисту системи цифрового підпису RSA – метод вставлення відкритого ключа в представлення модуля. Реалізовано криптографічну атаку на алгоритм блокового шифрування IDEA, засновану на додаткових даних про час шифрування блоків відкритого тексту. Досліджено вплив нерівноймовірностей міри на ключовому просторі на ефективність методу криптоаналізу направленого перебору ключів. Розроблено та реалізовано нову схему цифрового мультипідпису на основі українського стандарту цифрового підпису на еліптичних кривих ДСТУ 4145-2002, а також на основі російського стандарту ГОСТ Р 34.10-2001. Запропоновано новий більш потужний субекспоненційний алгоритм розв’язку задачі про прихований зсув в абелевій групі для квантової моделі обчислень. Побудовано статистичний тест оцінки криптографічної якості бітових послідовностей, який ґрунтується на класичній імовірнісній задачі колекціонера.

Запропоновані в роботі модифіковані та нові методи дають можливість отримувати оцінки стійкості для існуючих систем криптографічного захисту інформації з урахуванням додаткової інформації щодо їх функціонування, а також використовувати отримані результати при розробці та реалізації нових криптоалгоритмів, визначенні умов безпечного функціонування систем зберігання та передачі інформації, що захищається криптографічними засобами. Результати даної НДР отриманi з використанням сучасних методів дослідження стійкості криптографічних систем, атак з застосуванням додаткової інформації, способів захисту від них та знаходяться на рівні світових аналогів.