Способ шифрования информации, представленной двоичным кодом
Владельцы патента RU 2581772:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерациии (RU)
Способ относится к области криптографии, электросвязи и радиосвязи, а именно к формированию шифрключа и шифра, использующихся для шифрования передаваемой информации. Технический результат - генерирование двоичных векторов по случайному закону на основе дифференциального уравнения с отклоняющимся аргументом, что повышает криптостойкость передаваемой информации. Способ шифрования информации, представленной двоичным кодом, заключающийся в том, что генерирование двоичных векторов осуществляется по случайному закону, отличающийся тем, что в шифраторе программным, аппаратным или программно-аппаратным способом формируют шифр, представляющий собой решение дифференциального уравнения с отклоняющимся аргументом, с интегрированием по шагам, шифрключом которого являются параметры дифференциального уравнения, которые оператор выбирает и меняет по необходимости.
Изобретение относится к области криптографии, электросвязи и радиосвязи, а именно к формированию шифрключа и шифра, использующихся для шифрования передаваемой информации и, в частности, может быть использовано, как при реализации криптографических способов и устройств для шифрования сообщений (информации), передаваемой по любому каналу связи, так и для создания помехоустойчивых систем передачи данных на их основе.
Известен способ шифрования информации, представленной двоичным кодом [1], заключающийся в том, что также в известном способе формирования ключа шифрования, основанном на формировании К≥1 блоков данных, содержащих Р≥1 участков двоичного кода информации длиной b≥1 бит и преобразования блоков данных под управлением ключа шифрования, дополнительно генерируют D≥1 двоичных векторов длиной v≥1 бит, а блоки данных формируют путем присоединения двоичных векторов с участками двоичного кода информации.
Генерирование двоичных векторов может выполняться, например, по случайному закону путем измерения вероятностного физического процесса или измерения сигнала датчика шума, в качестве которого во многих приложениях используются специально сконструированные электронные устройства. В другом варианте способа может быть использован генератор псевдослучайных чисел, на вход которого подается случайно выбираемое двоичное число, получая на выходе псевдослучайную последовательность необходимого размера.
Недостатком приведенного способа является то, что при их реализации предлагается использовать устройства, формирующие псевдослучайные последовательности, а ссылка на возможность использования случайных процессов носит лишь рекомендательный характер и без соответствующих пояснений по реализации указанного предложения в процессе шифрования не могут считаться приемлемыми либо применимыми. Кроме того, не указано, что планируется применять в качестве шифрключа для реализации приведенных способов шифрования, при этом сам шифр и шифрключ не взаимосвязаны друг с другом. По этим причинам можно сделать заключение о недостаточно высокой криптостойкости известных способов шифрования и сложности в их практической реализации.
Целью изобретения является создания способа шифрования информации, представленной двоичным кодом, позволяющего осуществлять генерирование двоичных векторов по случайному закону путем формирование шифра на основе решения дифференциального уравнения с запаздыванием (с отклоняющимся аргументом - далее дифференциального уравнения с запаздыванием), что обеспечит получение технического результата, состоящего в повышении криптостойкости передаваемой информации, упрощении реализации шифрования информации, представленной двоичным кодом, а также в возможности формирования шифрключа самим оператором.
Этот технический результат в предлагаемом способе достигается тем, что в шифраторе программным, аппаратным или программно-аппаратным способом формируется шифр, представляющий собой решение дифференциального уравнения с запаздыванием с интегрированием по шагам, отличающееся от интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений, не имеющих начальных функций, которое является хаотическим сигналом, не имеющим периода повторения (детерминированный хаос, обладающий странным аттрактором), шифрключом которого, являются параметры самого дифференциального уравнения с запаздыванием, которые оператор может выбирать и менять сам. Далее в соответствии с решением дифференциального уравнения с запаздыванием происходит генерирование D≥1 двоичных векторов длиной v≥l бит, а блоки данных формируют путем присоединения двоичных векторов с участками двоичного кода информации.
Решение предложенного дифференциального уравнения с запаздыванием обладает зависимостью поведения системы в будущем от небольших флуктуации начальных данных в прошлом. Это свойство системы определяет устойчивость по Ляпунову, что подтверждается прямым решением одного и того же уравнения с начальными функциями, отличающимися на 1% и менее.
Варьируя значениями начальной функции и параметрами самого уравнения, при условии, что подобное изменение проводятся синхронно в шифраторе и дешифраторе, можно получить практически бесконечное число детерминированных хаосов, не совпадающих друг с другом. Все будут иметь отсутствие периода повторения или зацикливания (странный аттрактор), и любую произвольную длину. Что дает возможность на практике эффективно реализовать известную теорему Котельникова-Шеннона об идеальном кодировании - «разовый блокнот» для огромного числа шифров.
Передаваемая информация, зашифрованная с использованием предложенного способа, при условии соблюдения требования к шифрключу, связанного с его использованием только один раз, в случае его перехвата не позволит осуществлять дешифровку сообщений.
Предложенный способ обеспечивает более простую программную аппаратную, в том числе и программно-аппаратную реализацию, уменьшение времени на замену и ввод ключевой информации, а также исключению (снижению эффективности) компрометации шифрключа, при сохранении требуемой криптостойкости, так как наличие у противника шифрключа, при отсутствии шифра, которым является само дифференциальное уравнение с запаздыванием, не приведет к расшифровке зашифрованного сообщения, что примечательно наличие у противника шифра, при отсутствии шифрключа так же не позволит ему осуществить расшифровку передаваемой информации.
Сравнительный анализ существенных признаков прототипа и предлагаемого способа показывает, что заявленное изобретение, за счет использования для шифрования шифр, представляющий собой решение дифференциального уравнения с запаздыванием, позволяет получить технический результат, состоящий в повышении криптостойкости передаваемой информации, упрощении реализации шифрования информации, представленной двоичным кодом, а также в возможности формирования шифрключа самим оператором, что было невозможно в прототипе.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Способ шифрования информации, представленной двоичным кодом. Патент на изобретение № RU 20103829 от 27 января 1998 г.
2. Солодов А.В., Солодова Е.А. Системы с переменным запаздыванием. М.: ″Наука″, 1980.
3. Антонов Ю.П. Генерация цифрового, хаотического сигнала, как результат интегрирования уравнений с запаздыванием. М.: ВА РВСН, 2012.
Способ шифрования информации, представленной двоичным кодом, заключающийся в том, что генерирование двоичных векторов осуществляется по случайному закону, отличающийся тем, что в шифраторе программным, аппаратным или программно-аппаратным способом формируют шифр, представляющий собой решение дифференциального уравнения с отклоняющимся аргументом, с интегрированием по шагам, шифрключом которого, являются параметры дифференциального уравнения, которые оператор выбирает и меняет по необходимости.
