Browsing by Author "Николайчук, Ярослав Миколайович"
Now showing 1 - 2 of 2
- Results Per Page
- Sort Options
Item Моделі та методи побудови операційних вузлів для полів Галуа, які використовуються при криптографічному захисті інформації на основі еліптичних кривих(Національний університет "Львівська політехніка", 2019) Рахма, Мохаммед Кадім Рахма; Глухов, Валерій Сергійович; Національний університет «Львівська політехніка»; Николайчук, Ярослав Миколайович; Потій, Олександр ВолодимировичДисертацію присвячено вирішенню науково-прикладного завдання створення операційних вузлів для полів Галуа, які використовуються при криптографічному захисті інформації на основі еліптичних кривих. Основну увагу приділено розробці методів оцінювання часової, структурної та ємнісної складності помножувачів елементів розширених полів Галуа GF(dm), методу оцінювання складності злому апаратних засобів КЗІ та методу маскування їхньої роботи, а також вдосконаленню методу вбудованого тестування операційних вузлів. Оцінювання складності базується на представленні структури помножувачів у вигляді матриці модифікованих комірок Гілда, з первинним аналізом їхньої складності для різних полів і врахуванням отриманих результатів при оцінюванні складності помножувачів. Застосування розроблених методів дозволило визначити найкращі в порівнянні з двійковими розширені поля Галуа (серед полів з приблизно однаковою кількістю елементів). Ними виявилися поля з характеристиками 3, 5 та 7. Також встановлено значно меншу структурну складність помножувачів для поліноміального базису в порівнянні з нормальним, що пояснює складності імплементації помножувачів для нормального базису в ПЛІС. Запропоновано і реалізовано метод маскування роботи інверторів. Вдосконалено метод вбудованого тестування помножувачів. Реалізовано засіб проєктування у вигляді генератора моделей помножувачів та інверторів, з його допомогою розроблено ряд помножувачів та інверторів, виконано перевіряння адекватності запропонованих методів та засобів, здійснено їхнє впровадження. Результати дисертаційної роботи впроваджено під час виконання проєктних робіт на ф. AL-NABAA Network Solution L.L.C. (Багдад, Ірак), при проведенні держбюджетної науково-дослідної роботи ДБ/КІБЕР «Інтеграція методів і засобів вимірювання, автоматизації, опрацювання та захисту інформації в базисі кіберфізичних систем» та в навчальному процесі Національного університету «Львівська політехніка». Диссертация посвящена решению научно-прикладной задачи создания операционных узлов для полей Галуа, используемых при криптографической защите информации на основе эллиптических кривых. Основное внимание уделено разработке методов оценки временной, структурной и емкостной сложности умножителей элементов расширенных полей Галуа GF(dm), метода оценки сложности взлома аппаратных средств криптографической защиты информации и метода маскировки их работы, а также совершенствованию метода встроенного тестирования операционных узлов. Оценка сложности базируется на представлении структуры умножителей в виде матрицы модифицированных ячеек Гилда, с первичным анализом их сложности для различных полей и учетом полученных результатов при оценке сложности умножителей. Применение разработанных методов позволило определить лучшие по сравнению с двоичными расширенные поля Галуа (среди полей с примерно одинаковым количеством элементов). Ими оказались поля с характеристиками 3, 5 и 7. Также установлено значительно меньшую структурную сложность умножителей для полиномиального базиса по сравнению с нормальным, что объясняет сложности имплементации умножителей для нормального базиса в ПЛИС. Предложен и реализован метод маскировки работы инверторов. Усовершенствован метод встроенного тестирования умножителей. Реализовано средство проектирования в виде генератора моделй умножителей и инверторов, с его помощью разработан ряд умножителей и инверторов, выполнена проверка адекватности предложенных методов и средств, осуществлено их внедрение. Результаты диссертационной работы внедрены при выполнении проектных работ на ф. AL-NABAA Network Solution L.L.C. (Багдад, Ирак), при проведении госбюджетной научно-исследовательской работы ДБ/КИБЕР «Интеграция методов и средств измерения, автоматизации, обработки и защиты информации в базисе киберфизических систем» и в учебном процессе Национального университета «Львивська политэхника». The main attention is paid to the development of methods for estimating the time, structural and capacitance complexity of multipliers of elements of extended Galois fields GF(dm), the method of assessing the complexity of hacking hardware cryptographic data protection tools and the method of masking their work, as well as improving the method of embedded testing of the operating units. Complexity estimation is based on the representation of the multiplier structure in the form of a matrix of modified Guild cells, with an initial analysis of their complexity for different fields and taking into account the results obtained when evaluating the multiplier complexity. The application of the method: an extended Galois field is selected; the basis for representing the elements of the Galois fields is selected; the basic elements of the multiplier are selected; the structure of the basic elements is selected; the structure of the multiplier is selected; the selected type of complexity is analyzed, relative values of complexity parameters are formed with respect to similar parameters of the extended binary field; studies are repeated for all selected to analyze extended Galois fields; the results of the study are recorded; the best field is determined. The application of the developed methods allowed us to determine the best Galois extended fields in comparison with the binary ones (among fields with approximately the same number of elements). They were fields with characteristics 3, 5 and 7. A significantly lower structural complexity of multipliers for the polynomial basis than the normal one was also established, which explains the difficulty of implementing the multipliers for the normal basis in the FPGA. A method of masking the operation of inverters is proposed and implemented. The method of built-in multiplier testing is improved. Code combinations that will never be encountered when processing elements of an extended Galois field during normal operation of processor nodes, memory nodes, and data channels exist. These unused (forbidden) code combinations can be used to monitor the performance of data protection tools while performing their essential functions (built-in controls can be implemented). But 100% of all, even single, errors can not be detected. The results obtained should be considered as an estimate of the proportion of errors that can be detected by the proposed method. A table-based method for describing the occurrence of erroneous codes is suggested. The method of masking the operation of hardware units for finding inverted elements in extended binary Galois fields in a polynomial basis is presented. The development of a method of masking operating nodes for Galois fields used in data protection based on elliptic curves consists in equalizing the computation time of inverted elements in a polynomial basis by refusing to use the Euclid generalized algorithm in favor of direct binary algorithms or exponential algorithms. The use of exponential algorithms requires the efficient operation of squaring or finding the square root. Masking through the use of the proposed methods leads to an increase in the time of finding the inverted element and (or) to an increase in hardware costs. The structure of the special processor for processing elements of extended Galois fields is proposed. The design tool was implemented in the form of a generator of multiplier and inverter models, with its help a number of multipliers and inverters were developed, checks of adequacy of the proposed methods and means were carried out, their implementation was carried out. The results of the dissertation work are implemented during the execution of design works on f. AL-NABAA Network Solution L.L.C. (Baghdad, Iraq), during the state budget research work of the DB/KIBER "Integration of methods and means of measuring, automation, processing and protection of information in the base of cyber-physical systems" and in the educational process in Lviv Polytechnic National University.Item Теорія, методи та засоби структуризації поліфункціональних даних у розподілених комп’ютерних системах(2020) Возна, Наталія Ярославівна; Николайчук, Ярослав Миколайович; Тернопільський національний економічний університет; Мичуда, Зиновій Романович; Швачич, Геннадій Григорович; Семенов, Сергій ГеннадійовичДисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової проблеми розвитку теорії, методології удосконалення структур поліфункціональних обчислювальних засобів, які є компонентами складних комп’ютерних систем. В Україні та світовому просторі практично відсутній узагальнений підхід до проблеми розробки теоретичних основ структурної організації поліфункціональних даних у розподілених комп’ютерних та кіберфізичних системах. У дисертаційній роботі закладено нові й розвинуто існуючі теоретичні та прикладні основи критеріїв оцінки та розрахунку структурної складності створюваних і використовуваних компонентів складних розподілених комп’ютерних та кіберфізичних систем, що дозволило покращити системні характеристики компонентів комп’ютеризованих систем та ефективність їх застосування в кіберфізичних системах за рахунок зменшення структурної, апаратної та часової складності. Розробка теоретичних засад та практична реалізація методів оцінки та вдосконалення теорії структурної складності поліфункціональних даних дозволяє оптимізувати системні характеристики відповідних структурних рішень апаратно-програмних засобів складних комп’ютеризованих систем. Розроблені та реалізовані у мікроелектронному виконанні структурні рішення функціональних компонентів складних РКС. The work presented in the thesis is devoted to solving an actual scientific problem of development of the theory and methodology and improvement of multifunctional computing devices structures, which are the components of complex computer systems. In Ukraine and in the global space, there is practically no generalized approach to the problem of the development of theoretical foundations, methodology, and methods of analysis and improvement of the structural organization of multifunctional data in complex distributed computer and cyber physical systems. As a result of carrying out theoretical, program-modeling and experimental research the following basic scientific results were obtained: for the first time functions and attributes of the concept of multifunctional data structuring were developed; the existing criteria were generalized and new criteria were developed for assessing the structural and information and structural complexity of multifunctional data; the theoretical foundations of the following methods were developed: the structuring of MD in different Number Systems; determining the entropy of a quasistationary object states according to probabilistic and correlation information measures; structured conversion of color image pixel codes in the Haar-Krestenson’s Number System; monitoring states of a quasi-stationary object on the basis of the characteristic functional of digital processing of technological process parameters; structural processing of harmonic signals and detection of disturbances in high-voltage power grids on the basis of integral-differential processing of signals. The method of synthesized formation of alphanumeric data was improved. The method of pixel protection by means of convolution with pseudorandom sequences was further developed. Structural solutions of elements and functional components of complex DCSs were developed and implemented in microelectronics: high-speed parallel multibasis ADC based on the use of para-phase comparators with advanced functionality and source codes in Rademacher’s and Haar-Krestenson’s Number Systems with a delay of 4 micro-clock signals; improved structures of single-bit half binary adders with single-phase and para-phase input and output signals; single-bit full adders with para-phase switched inputs and para-phase outputs with a delay of sums and transfers of 1 micro-clock signal; single-bit full binary adder based on 8 valves with inverted inputs and outputs and with a delay of 2 micro-clock signals; high-speed multibit adders with logic elements "Exclusive I" and advanced half single-bit adders with para-phase and direct inputs and outputs in their structure; multipliers in different Number Systems whose performance is in 1-2 orders higher than in the known multipliers of Brown, Dadda, etc. Flow multiplier with reduced structural complexity of input and output buses by 4n 2 times in comparison with the parallel multipliers and a device for determining probabilistic entropy with deep parallelization of computation were developed. Structures of data exchange protocols in lower level networks of cyber-physical systems were further developed. Synthesized small size keyboard providing cryptographic protection when exchanging data was improved. Диссертация посвящена решению актуальной научной проблемы развития теории, методологии совершенствования структур полифункциональных вычислительных средств, которые являются компонентами сложных компьютерных систем. В Украине и мировом пространстве практически отсутствует обобщенный подход к проблеме разработки теоретических основ структурной организации полифункциональных данных в распределенных компьютерных и киберфизичних системах. В диссертационной работе заложены новые и развиты существующие теоретические и прикладные основы критериев оценки и расчета структурной сложности создаваемых и используемых компонентов сложных распределенных компьютерных и киберфизичних систем, что позволило улучшить системные характеристики компонентов компьютеризированных систем и эффективность их применения в киберфизичних системах за счет уменьшение структурной, аппаратной и временной сложности. Разработка теоретических основ и практическая реализация методов оценки и совершенствования теории структурной сложности полифункциональных данных позволяет оптимизировать системные характеристики соответствующих структурных решений аппаратно-программных средств сложных компьютеризированных систем. Разработаны и реализованы в микроэлектронном выполнении структурные решения функциональных компонентов сложных РКС.