Статья

Название статьи ИССЛЕДОВАНИЕ ВОПРОСОВ КРИПТОСТОЙКОСТИ И МЕТОДОВ КРИПТОАНАЛИЗА НЕЙРОСЕТЕВОГО АЛГОРИТМА СИММЕТРИЧНОГО ШИФРОВАНИЯ
Автор В.Н. Гридин, В.И. Солодовников
Рубрика РАЗДЕЛ III. МЕТОДЫ АДАПТАЦИИ И НЕЙРОСЕТЕВЫЕ АЛГОРИТМЫ
Месяц, год 07, 2016
Индекс УДК УДК 004.032.26
DOI DOI 10.18522/2311-3103-2016-7-114122
Аннотация Предпосылкой использования нейронных сетей в качестве математической основы при создании новых методов криптографической защиты информации может служить их способность к восстановлению искаженных сигналов и распознаванию объектов, имеющих характеристики отличные от эталонных. Дополнительным преимуществом является аппаратная реализуемость нейросетевых алгоритмов, что позволяет увеличить скорость шифрования и дешифрования данных. Одной из основных проблем, мешающих продвижению нейросетевых методов шифрования, является плохая изученность вопросов их криптостойкости, что делает актуальной задачу исследования характерных особенностей и поиска уязвимостей нейросетевых криптографических алгоритмов. В статье исследуются вопросы применения нейронных сетей для криптографической защиты информации. Были предложены алгоритмы шифрования, дешифрования и предварительной обработки дан-ных. Алгоритм шифрования основан на генерации различных вариантов искаженного кода, который может быть восстановлен и классифицирован используемой сетью с заданными характеристиками. При построении нейронной сети учитывается информация о частот-ности появления символов исходного алфавита, что в дальнейшем затрудняет применение методов частотного криптоанализа. Алгоритм дешифрования заключается в распознава-нии элементов поступающего на вход сети шифротекста и на выходе пользователь полу-чает набор исходных символов. Таким образом, предлагаемый алгоритм принадлежит к симметричным шифрам, так как ключом шифрования и дешифрования является сама нейросеть, а именно выбранная парадигма, ее параметры и структурные характеристики. В статье осуществляется построение математической модели нейросетевого алгоритма симметричного шифрования, а также отмечено его сходство с шифром пропорциональной замены, но с характерными особенностями, присущими методам нейросетевой обработки информации. Проведен анализ классических методов криптоанализа и их применимость по отношению к нейросетевому алгоритму. Предложены возможные направления криптоанализа, а также способы улучшения криптостойкости. Дополнительно осуществляется попытка сопоставить терминологию, принятую при работе с нейросетевыми алгоритмами, и используемую в задачах криптографии. Стоит отметить, что чем более длительным и экспертным является анализ алгоритма и его реализаций, тем более достоверной можно считать его стойкость.

Скачать в PDF

Ключевые слова Нейронные сети; криптографическая защита; шифрование; дешифрование; крипто-стойкость; криптоанализ.
Библиографический список 1. Ido Kanter, Wolfgang Kinzel, Eran Kanter. Secure exchange of information by synchronization of neural networks // Europhys., Lett. 57, 141, 2002.
2. Kinzel W., Kanter I. Interacting neural networks and cryptography // Advances in solid state physics, Springer Verlag. – 2002. – Vol. 42. – P. 383-391.
3. Michal Rosen-Zvi, Ido Kanter. Wolfgang Kinzel Cryptography based on neural networks–analytical results // Journal of Physics A: Mathematical and General. – 2002. – Vol. 35, № 47.
4. Klimov Alexander, Mityaguine Anton, and Shamir Adi. “Analysis of Neural Cryptography”, Computer Science department, The Weizmann Institute, Rehovot 76100 Israel.
5. Червяков Н.И., Галушкин А.И., Евдокимов А.А., Лавриненко А.В., Лавриненко И.Н. При-менение искусственных нейронных сетей и системы остаточных классов в криптографии. – M.: Физматлит, 2012. – 280 c.
6. Каллан Р. Основные концепции нейронных сетей. – М.: Изд. дом «Вильямс», 2001. – 287 c.
7. Ежов А., Шумский С. Нейрокомпьютинг и его применение в экономике и бизнесе. – М.: МИФИ, 1998. – 224 с.
8. Рассел С., Норвиг П. Искусственный интеллект: современный подход. – М.: Изд. дом «Вильямс», 2007. – 1408 c.
9. Медведев В.С., Потемкин В.Г. Нейронные сети. MATLAB 6. – М.: Диалог МИФИ, 2002. – 496 c.
10. Гридин В.Н., Солодовников В.И., Евдокимов И.А. Нейросетевой алгоритм симметричного шифрования // Информационные технологии. – 2015. – Т. 21. № 4. – С. 306-311.
11. Гридин В.Н., Солодовников В.И., Евдокимов И.А. Применение нейросетевого подхода на основе LVQ-сети для шифрования текстовой информации // Системы высокой доступ-ности. – 2011. – Т. 7, № 1. – С. 65-68.
12. Евдокимов И.А., Гридин В.Н., Солодовников В.И., Солодовников И.В. Предобработка данных с учетом заданных значений отдельных признаков // Информационные технологии и вычислительные системы. – 2009. – № 1. – С. 14-17.
13. Алферов А.П., Зубов А.Ю., Кузьмин А.С., Черемушкин А.В. Основы криптографии. – М.: Гелиос АРВ, 2005. – 480 с.
14. Бауэр Ф. Расшифрованные секреты. Методы и принципы криптологии. – М.: Мир, 2007. – 550 с.
15. Шнайер Б. Прикладная криптография. Протоколы, алгоритмы, исходные тексты на языке Си. – М.: Триумф, 2003. – 610 с.
16. Шнайер Б., Фергюсон Н. Практическая криптография. – М.: Вильямс, 2005. – 424 с.
17. Панасенко С.П. Современные методы вскрытия алгоритмов шифрования. Ч. 1. CIO-World. – 23.10.2006.
18. Stinson D.R. Cryptography: Theory and Practice. – CRC Press, 1995.
19. Аграновский А.В., Хади Р.А. Практическая криптография: алгоритмы и их программиро-вание. – М.: Солон-Пресс, 2009. – 258 с.
20. Смарт Н. Криптография. – М.: Техносфера, 2005. – 528 с.
21. Рябко Б.Я., Фионов А.Н. Криптографические методы защиты информации. – М.: Горячая Линия – Телеком, 2005. – 229 с.

Comments are closed.