Разработка, тестирование и оценка шифратора с переменной фрагментацией блока для протокола безопасного обмена информацией

Митращук Владимир Владимирович

Увеличение вычислительной мощности и повсеместное распространение компьютеров, появление Интернета вещей (IoT), распределенных сетей и других новых технологий заставляет все больше задумываться о совершенствовании средств защиты информации. Настоящий шифратор должен предоставлять возможность конфигурирования не только уникального ключа, но и свободных параметров алгоритма. Популярные и распространенные симметричные шифры, в лучшем случае, используют для этого таблицы замен из 4-8 бит. Необходимо вести разработку и исследование алгоритмов, которые осуществляют замену подблоками переменной длины, чтобы определить область их применения. Это поможет расширить вариативность замены по неприводимым многочленам при помощи комбинирования и перестановки подблоков переменной длины. В работе показан улучшенный алгоритм шифрования с переменной фрагментацией блока протокола безопасного обмена информацией, соответствующий критериям, описанным выше, для которого проведено тестирование и дана оценка качества работы с целью установления характеристик шифра. Все результаты были получены при помощи разработанной кроссплатформенной программы-шифратора для Linux, ARMhf и Windows при помощи шифрования файлов на компьютере. Оценку скорости выполнения шифрования производит программа-шифратор, запуская и останавливая таймер до и после выполнения функции шифрования. Качество шифртекста определяется по двум мощным тестам, один из них (графический) был доработан с целью возможности интерпретации программой. Определена скорость шифратор – 120 килобайт/с. Сформулированы рекомендации по конфигурации шифратора и характеристики хаотизации для различных элементов шифра. Шифратор показал результаты лучше, чем у других решений, продемонстрировав результаты хаотизации графического теста за 1 раунд вместо 3 раундов. Сравнение проводилось с результатами, которые предоставили авторы, подробнее изложено в основном тексте статьи. Обоснована необходимость внедрение третьего критерия. Предлагаемое решение может быть использовано для защиты телеметрии приборов IoT, беспилотников, систем умного дома; защиты голосовой связи, сообщений, файлов. Возможно использование и для передачи видео при наличии многоядерных процессоров.

Ключевые слова:шифрование информации, протокол передачи, безопасный обмен данными, симметричный ключ, переменная фрагментация блока, тестирование и оценка.