Ключарёв Пётр Георгиевич

С. 142-152

С. 132-142

С. 200-213

С. 92-105

С. 188-199

С.194-202

В статье рассматриваются характеристики аппаратной реализации семейства криптографических хэш-функций GRACE-H, основанных на обобщенных клеточных автоматах. Реализация выполнена для программируемых логических интегральных схем на языке VHDL. Произведено сравнение производительности и эффективности аппаратных реализаций хэш-функций из семейства GRACE--H и хэш-функций Keccak (SHA-3), SHA-256, BLAKE, Groestl, JH, Skein. По результатам сравнения можно отметить, что как производительность, так и эффективность аппаратной реализации хэш-функций семейства GRACE-H значительно (до 12 раз и до 4 раз, соответственно) превышает соответствующие характеристики хэш-функций сравнения.

Статья посвящена семейству поточных шифров, основанных на обобщенных клеточных автоматах и расширяющих графах. Приведены данные по производительности и эффективности аппаратной реализации поточных шифров из этого семейства, основанной на программируемых логических интегральных схемах фирмы Altera (с использованием языка VHDL). Произведено сравнение этих показателей с аналогичными показателями поточных шифров, победивших на конкурсе eSTREAM. По результатам испытаний, производительность шифров из семейства GRACE--S значительно (до 60 раз) превосходит производительность лучших известных аналогов.

Статья посвящена вычислению некоторых характеристик спектра социального графа сети LiveJournal и оценки коэффициентов вершинного и реберного расширения этого графа. Кроме того, описывается метод получения социального графа. Для вычисления первых двух компонент спектра графа использован итерационный алгоритм. Концепция использования методов спектральной теории графов для анализа социальных сетей является весьма перспективной. Рассмотренные в статье методы могут найти широкое применение в различных задачах, находящихся на стыке информатики и социологии и связанных с анализом социальных сетей и исследованием социальных взаимодействий.

Работа посвящена исследованию криптостойкости блочных шифров, основанных на обобщенных клеточных автоматах, к классическому линейному криптографическому анализу. Получено достаточное условие стойкости шифров из этого семейства по отношению к данному виду криптоанализа. С помощью этого условия показывается, что при произвольном графе клеточного автомата, в случае правильного выбора локальной функции связи и других параметров, для того, чтобы шифры из этого семейства с длиной ключа, составляющей 128 и 256 бит, и длиной блока 128 бит не могли быть взломаны методом линейного криптоанализа, при четырех раундах, достаточно использование 7 шагов обобщенного клеточного автомата на раунд.

В работе предложено семейство криптографических хэш-функций, основанное на использовании обобщённых клеточных автоматов. В качестве структуры хэш-функций применяется древовидная схема, в состав которой входит однонаправленная псевдослучайная функция, построенная с использованием обобщённого клеточного автомата, граф которого является графом Рамануджана. Хэш-функции из построенного семейства могут найти практическое применение в целом ряде задач обеспечения информационной безопасности, в том числе, в задачах аутентификации, обеспечения целостности информации, а также в системах электронной цифровой подписи.

В работе предложен метод построения блочных шифров, основанный на использовании обобщённых клеточных автоматов. В качестве структуры шифров используется схема Фейстеля, функция усложнения которой является псевдослучайной функцией, построенной с использованием обобщённого клеточного автомата, граф которого является графом Рамануджана. Проведено эмпирическое исследование статистических свойств построенных шифров, посредством применения тестов NIST, которое показало, что шифры обладают всеми необходимыми статистическими свойствами и неотличимы от псевдослучайных подстановок. Шифры, построенные с помощью разработанного метода, могут найти практическое применение в целом ряде задач обеспечения информационной безопасности.

В работе представлена методика построения псевдослучайных функций, основанная на использовании обобщённых клеточных автоматов. При этом, в качестве графов таких автоматов используется явная конструкция графов Рамануджана - графы Любоцкого-Филипса-Сарнака. Проведено эмпирическое исследование статистических свойств полученных псевдослучайных функций, посредством применения набора статистических тестов NIST. Предложенная методика может быть использована для построения S-блоков, предназначенных для применения в составе блочных шифров, хеш-функций, а также других криптографических алгоритмов и протоколов.

В статье предлагается семейство булевых функций, которые могут быть использованы в качестве локальных функций связи обобщенных клеточных автоматов, предназначенных для использования в составе поточных шифров. Функции из этого семейства являются равновесными, их нелинейность близка к максимальной. Кроме того, они являются шефферовыми и позволяют доказать нижнюю оценку длины периода выходной последовательности обобщённого клеточного автомата. Эти свойства важны для криптографических применений обобщённых клеточных автоматов.

В работе рассматриваются вопросы построения обобщённых клеточных автоматов с заданными нижними оценками периода. Это свойство является важным для построения основанных на клеточных автоматах генераторов псевдослучайных последовательностей и поточных шифров.

 В статье доказывается NP-трудность задачи о восстановлении  предыдущего состояния обобщенного клеточного автомата, состоящей в следующем: по данному обобщенному клеточному автомату и его заполнению после первого шага найти начальное заполнение. Доказывается также наличие полиномиального алгоритма решения этой задачи для случая обобщенного клеточного автомата, локальная функция связи которого является двухместной. Полученные в статье результаты имеют как теоретическую значимость, так и могут быть применены для обоснования криптографической стойкости алгоритмов шифрования, основанных на обобщенных клеточных автоматах.

В статье рассмотрены  вопросы явного построения обобщенных клеточных автоматов для задач генерации псевдослучайных последовательностей. Обосновано теоретически и экспериментально подтверждено, что характеристики лавинного эффекта обобщенных клеточных автоматов, основанных на графах Рамануджана, близки к оптимальным. Предлагается генератор псевдослучайных последовательностей криптографического качества, основанный на таких клеточных автоматах.