CC BY
47
ШИФРОВАНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КВАДРАТИЧНОГО КОНГРУЭНТНОГО ГЕНЕРАТОРА
© Амани Алхуссайн*
Российский университет дружбы народов, г. Москва
Эта статья предлагает систему, которая выдвигает подход к шифрованию данных с помощью Квадратичного Конгруэнтного Генератора после применения генетического алгоритма. Это метод был проанализирован и реализован с помощью MATLAB.
Ключевые слова: криптография, Генетический алгоритм, симметричное шифрование, Квадратичный конгруэнтный генератор, Генератор псевдослучайных чисел.
Генератор псевдослучайных чисел (ГПСЧ), является алгоритмом генерации последовательности чисел, которая аппроксимирует свойства случайных чисел.
Основные преимущества генераторов псевдослучайных чисел являются быстрым, эффективным и воспроизводимым; таким образом, те же самые последовательности могут быть произведены в обе стороны отправителя и получателя, которые будут использоваться в процессе шифрования.
Однако его основные недостатками являются цикличностей и предсказуемости случайных чисел на основе знания предшествующих последовательностей, которые приводят к низкому уровню безопасности, когда используется в криптографии, однако могут быть преодолены с помощью концепции генетических алгоритмов (ГА) [1, с. 9].
ГПСЧ который используется, в этом алгоритме, является Квадратичном Конгруэнтном Генератором, который определяется рекуррентным соотношением:
xn+1 = (axn-12 + b xn-1 + c) mod m,
где X - последовательность случайных чисел, m - модуль, a - множитель, c -приращение, X0 - начальное значение.
Пример применения Квадратичного Конгруэнтного Генератора с параметрами (a = 8, b = 9, c = 5, модуль = 500, начальное значение = 3, размер генерации = 100) без применения ГА показано на рис. 1 (показано, что последовательность чисел является Периодичностью и предсказуемостью). А с применением ГА показано на рис. 2 (показано, как уровень случайности улучшается).
* Аспирант кафедры Информационных технологий.
ГА в этом алгоритме состоит из трех основных операций: отбор, скрещивание, мутация. Представление хромосомы является двоичным 0 и 1. Тип кроссовера является одноточечным скрещиванием в соответствии с размером хромосом; тип мутации является изменением значения битов с 0 на 1, и наоборот.
Рис. 1. Квадратичный конгруэнтный генератор без применения ГА
Рис. 2. Квадратичный конгруэнтный генератор с применением ГА Блок-схема процесса шифрования показано на рис. 3.
Рис. 3. Блок-схема процесса шифрования
Ключевые поколения будут производиться с использованием Квадратичного Конгруэнтного Генератора и особенностями генетического алгоритма операторов кроссовера и мутации с целью повышения уровня случайности, используя закрытый ключ.
После этого этот набор ключей будет использоваться для шифрования каждого ASCII кода каждого символа открытого текста с помощью мод и остаток этой операции, чтобы произвести два представления каждого символа.
Процесс шифрования:
Если открытый текст как следующим образом:
И секретный ключ {начальное значение = 3, модуль = 500, а = 8, Ь = 9, с = 5, Размер генерации = 100, Количество поколений =5, длина хромосомы = 10, Начальное значение набора = 50, конечное значение = 150}, применение даст следующий зашифрованный текст:
Внимание: Секретный ключ состоит из десяти частей (которые не могут быть угаданы все эти части вместе).
Процесс дешифрования:
» Decodirig_algor±chift_quailracic_corigruericial (cphiertexn, 3, 500, 8,9,5,100,5,10, 50,150}
Если ключ введен неправильно, например, начальное значение = 4, вместо 3, то эта строка будет расшифрован неверно.
» Decoding algorithm quadratic congruential (cphiertext, ^ 500, 0, 9, 5,100, 5,10, 50,150}
Если модуль является неправильным, например, модулей = 40 вместо 500 строка будет расшифровано некорректно, как показано ниже:
» De со ding_algo ri thn_quadrat ic_congruent i al (cphiertext, 3 ,|io], 3,3,5,100,5,10,50,150]
Если множитель является неправильным, например, a = 1 , а не 8 строка будет расшифровано ошибочно, как показано ниже:
» Decoding_algorithm_quadratic_congrnential (cphiertext,3, 500,^ 9, 5,100, 5,10, 50,150)
Если приращение является неправильным, например, b = 3 вместо 9 строка будет расшифровано неправильно, как показано ниже:
» Decoding_algQrithm_qnadratic_cangrnential(cphiertext,3,500,Е,^5,100,5,10,50,150}
Если приращение является неправильным, например, с = 4 вместо 5 строка будет расшифровано неправильно, как показано ниже:
» Deco ding_al go ri t lm_qiiadratd c_cq ngrnE ntial ( cphieiteKt, 3,50g,e,9,[^,ia0,5,10,5a,150J
Если размер генерации неправильно например, размер поколении = 50 вместо 100 строка будет расшифровано неправильно, как показано ниже:
» Decoding_algorithm_quadratic_chngruential (cphiertext, 3,500, 8, Э, 5,[5^, 5,10,50,150>
ans =
е с ур¥е л ng еОе сад
Если начальное значение является неправильным, например начальное значение = 20 вместо 50; строка будет расшифровано неверно, как показано ниже.
» Decoding_slgorithrf_quadrdtic_congruential (cphiertext,3, 500,8, 9,5,100, 5,10 jjiojr 150}
dns =
eflc^vp -i n { ng e'e 3c a g ^ z
Выводы
Это исследование показывает пример применения Квадратичного Конгруэнтного Генератора с генетического алгоритма для шифрования данных правильно.
И эта процедура дает высокий уровень безопасности с многокомпонентным закрытым ключом, использование генетического алгоритма для увеличения степени случайности ключей генерируемых и несколько представлений для каждого символа.
Список литературы:
1. Charmaine Kenny, Krzysztof Mosurski, Distributed Systems Group-Random Number Generators: An Evaluation and Comparison of Random.org and Some Commonly Used Generators, Trinity College Dublin, April, 2005.
2. Алхуссайн А.Х., Стефанюк В.Л. Design And Implementation of Encryption Algorithm Based on Genetic Algorithm and Pseudorandom Number Generators // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». - Пенза: Пензенский государственный университет. - 2014. - Т. 1. - С. 255-258.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ИНТЕРАКТИВНЫХ МЕТОДАХ ОБУЧЕНИЯ
© Манина А.Ж.*
Усть-Каменогорский филиал Московского государственного университета экономики, статистики и информатики, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск
В статье приводятся основные информационные технологии, применяемые в интерактивных методах обучения.
Ключевые слова: интеракция, образование, интерактивное обучение, информационные технологии, учебный процесс.
Происходящие преобразования в системе высшего образования обусловлены движением в сторону инновационной личностно-развивающей парадигмы образования, необходимостью использования интеллектуально-
* Преподаватель кафедры Бизнеса, информатики, юриспруденции и общеобразовательных дисциплин, магистр технических наук.
