Поремський М.В. Методи обґрунтування стійкості snow 2.0-подібних потокових шифрів відносно кореляційних атак над скінченними полями характеристики 2^r – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 125 «Кібербезпека». – Інститут спеціального зв’язку та захисту інформації Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2020.
Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі, яка полягає у розробці методів обґрунтування стійкості SNOW 2.0-подібних потокових шифрів відносно відомих кореляційних атак.
З розвитком інформаційних технологій та комп’ютерної техніки значну увагу привернули до себе слово-орієнтованих ПШ, які є програмно-орієнтованими та можуть ефективно працювати на сучасних процесорах. Порівняльні дослідження алгоритмів потокового шифрування показують, що одним із найкращих серед сучасних ПШ є шифр SNOW 2.0, що є на сьогодні міжнародним стандартом. В свою чергу, взявши шифр SNOW 2.0 як прототип, було створено важливий клас SNOW 2.0-подібних ПШ. До цього класу відноситься і нещодавно створений в Україні шифр “Струмок”, прийнятий як національний стандарт ДСТУ 8845:2019. Важливою частиною процесу розробки таких шифрів, що зумовлює вибір окремих компонент і параметрів для їх побудови, є обґрунтування їх стійкості відносно усіх відомих на сьогодні атак.
В роботі удосконалено аналітичну оцінку інформаційної складності кореляційних атак на потокові шифри. На відміну від раніше відомої (евристичної) оцінки, отримана аналітична оцінка має належне наукове обґрунтування, містить явну залежність від ймовірності помилки атаки та є справедливою для будь-яких кореляційних атак на потокові шифри незалежно від способу побудови або методу розв’язання системи рівнянь зі спотвореними правими частинами, яка складається на першому етапі атаки.
Вперше отримано аналітичне співвідношення для квадратичної евклідової незбалансованості розподілу ймовірностей спотворень у правих частинах рівнянь, що використовуються для побудови кореляційних атак на SNOW 2.0-подібні шифри. На відміну від відомих співвідношень, які визначають квадратичну евклідову незбалансованість, отримане співвідношення встановлює вираз цього параметра в термінах коефіцієнтів Фур’є розподілу спотворень у правих частинах рівнянь єдиної системи, яка не залежить від конкретної атаки. Це дозволяє отримувати нижні оцінки трудомісткості й обсягу матеріалу, потрібного для реалізації кореляційних атак на SNOW 2.0-подібні шифри та порівнювати за трудомісткістю та обсягом матеріалу кореляційні атаки, що будуються над полями різних порядків.
Вперше розроблено метод обґрунтування стійкості двійкових SNOW 2.0-подібних шифрів відносно кореляційних атак над скінченними полями характеристики 2. На відміну від відомих підходів до побудови кореляційних атак на полем з двох елементів, розроблений метод базується на отриманому дисертантом аналітичному співвідношенні для параметра, який характеризує ефективність атаки, та дозволяє обґрунтовувати стійкість двійкових SNOW 2.0-подібних потокових шифрів безпосередньо за параметрами їх компонент.
Отримав подальший розвиток метод обґрунтування стійкості модулярних SNOW 2.0-подібних шифрів відносно кореляційних атак над скінченними полями характеристики 2. На відміну від відомих підходів до побудови кореляційних атак на SNOW 2.0, розроблений метод базується на отриманих дисертантом аналітичних співвідношеннях, які узагальнюють низку окремих результатів про матричні представлення незбалансованості відображень, що реалізуються скінченними автоматами. Розроблений метод є застосовним до модулярних -розрядних SNOW 2.0-подібних шифрів при і дозволяє отримувати нижні оцінки ефективності відомих кореляційних атак безпосередньо за параметрами компонент алгоритму шифрування.
Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що дисертантом розроблено програмні реалізації, які дозволяють в режимі реального часу обчислювати значення нижніх меж трудомісткості та обсягу матеріалу, потрібного для здійснення будь-якої з відомих кореляційних атак на довільний двійковий чи модулярний SNOW 2.0-подібний шифр з вузлами заміни довжини 8 бітів. Розроблені програми застосовані для обґрунтування стійкості шифру “Струмок”, а також його двійкової версії. Вони можуть бути використані на практиці при дослідженні стійкості інших SNOW 2.0-подібних потокових шифрів у СІТС України.
Наукові та практичні результати дисертаційної роботи реалізовані в Службі зовнішньої розвідки України – в результаті виконання НДР “Корифена” та в науково-технічних розробках ЗАО “Інститут інформаційних технологій”.
