ПРИМЕНЕНИЕ МНОГОУРОВНЕВЫХ МОДУЛЯРНЫХ СТРУКТУР ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ В ОБЪЕКТАХ УИС

В. П. Ирхин, В. А. Мельник, Д. С. Шведов

Воронежский институт ФСИН России

Появление ЭВМ привело к созданию информационной индустрии, базирующейся на использовании вычислительных сетей, по которым передаются большие объемы информации различного характера, не допускающего возможность доступа к ней посторонних лиц. Это привело к созданию множества аппаратных и программных средств защиты информации в вычислительных сетях, удовлетворяющих требованиям различных стандартов [1]. Выбор приемлемых средств и алгоритмовзащиты информации невозможен без их анализа.

В настоящее время активно разрабатываются математические модели шифрования с использованием конечных полей. Они рассчитаны на применение их к перспективным информационным технологиям, которые требуют передачи больших объемов информации и используют вычислительные сети с высокой пропускной способностью. К числу таких структур относятся и объекты УИС. Наиболее известным подходом к такого типа кодированию является применение модулярной арифметики (МА) [2]. Основная идея, предопределяющая необходимость использования МА в вычислительных структурах, состоит в распараллеливании обрабатываемой информации в независимых каналах, количество и характеристики которых связаны с числовым диапазоном и точностью вычислений [3]. При этом осуществляется существенное повышение производительности (за счет распараллеливания процесса вычисления на уровне операндов) и обеспечения отказоустойчивости (путем введения избыточных модулей МА). Этот подход также можно использовать для увеличения уровня кодирования передаваемой информации. Требование взаимной простоты модулей (оснований) МА не позволяет их выбрать скученно на небольшом участке ряда натуральных чисел. Увеличение разрядности оснований модулярной арифметики при стандартном ее использовании приводит к усложнению арифметического устройства и увеличению времени выполнения операций. Стремление по возможности уменьшить величину модулей приводит к необходимости строить систему в несколько ступеней (уровней). Такой процесс перехода к меньшим основаниям (подмодулям) заметно сокращает процесс вычислений исходного кодового числа. Примечательным является тот факт, что в отличие от стандартной МА, подмодули нижнего уровня могут совпадать с основаниями более высокого уровня и даже с модулями. Это обстоятельство позволяет при проведении процесса кодирования в многоуровневой МА и последующей передачи основного слова в данном виде по каналам связи произвольно менять его составные элементы. Обеспечив их соответствие (ключи) на приемной и передающей стороне можно его гарантированно восстановить. Степенью защиты информации нужно управлять путем увеличения числа уровней модулярной структуры [4]. Также целесообразно уменьшать величину основания самого нижнего уровня. При этом повышается число совпадений оснований других уровней (ступеней) и криптостойкость системы шифрования при сохранении высокой пропускной способности вычислительной сети УИС за счет малой величины оснований МА.

Таким образом предложен вариант использования модулярных структур не только для повышения основных характеристик ЭВМ, а также для защиты информации в вычислительных сетях. Одной из трудностей является последовательное восстановление чисел при переходе к старшему уровню. При глубоком кодировании возможен выход из диапазона представления чисел старшей ступени. В этом случае будет иметь место неправильный результат. Для устранения этого недостатка в [5] предложен подход, основанный на сравнении показателей четности подмодулей.

ЛИТЕРАТУРА

  • 1. Мафтик С. Механизмы защиты в сетях ЭВМ : Пер. с англ. - М. : Мир, 1993. -216 с.
  • 2. Коляда А. А. Модулярные структуры конвейерной обработки цифровой информации / А. А. Коляда, И. Т. Пак. - Мн. : Университетское, 1992. - 256 с.
  • 3. Ирхин В. П. Расширение функциональных возможностей вычислителей в телекоммуникационных устройствах / Ирхин В. П., Мельник В. А., Шведов Д. С. // Вестник Воронежского института ФСИН России. - 2016. - № 1. - С. 21-26.
  • 4. Райвест Р.Л. Многоуровневая криптография // Конфидент.-1997.- «N*21. - С. 65-70.
  • 5. Патент 2145112 РФ. Устройство для сложения и вычитаниячисел по модулю / В. П. Ирхин, А. Н. Обухов, С. С. Гульбин. -«N*2 98109758/09;опубл. 27.01 2000, Б. И. «N*2 3.

УДК 621.396.029:358.4

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >