Моделювання покращених сліпих електронних цифрових підписів 2d типу для систем захисту інформації

МОДЕЛЮВАННЯ ПОКРАЩЕНИХ СЛІПИХ ЕЛЕКТРОННИХ ЦИФРОВИХ ПІДПИСІВ 2D ТИПУ ДЛЯ СИСТЕМ ЗАХИСТУ ІНФОРМАЦІЇ

SIMULATIONS OF IMPROVED BLIND ELECTRONIC DIGITAL SIGNATURES 2D TYPE FOR INFORMATION PROTECTION SYSTEMS

Сторінки: 72-77. Номер: №1, 2022 (305) 
 Автори:
КРАСИЛЕНКО В. Г.
https://orcid.org/0000-0001-6528-3150
e-mail: krasvg@i.ua
Вінницький національний аграрний університет
НІКІТОВИЧ Д. В.
https://orcid.org/0000-0002-8907-1221
e-mail: diananikitovych@gmail.com
Вінницький національний технічний університет

Vladimir KRASILENKO
Vinnytsia National Agrarian University
Diana NIKITOVICH
Vinnytsia National Technical University
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-305-1-72-77

Анотація мовою оригіналу

 Анотація – У статті розглядаються аспекти застосування матричних модифікацій криптосистеми RSA для створення на основі матричних моделей та алгоритмів криптоперетворень зображень сліпих електронних цифрових підписів (СЕЦП). Перевагою запропонованих матричних моделей RSA є враховування  специфіки зображень та простота адаптації до різних типів та форматів зображень. Наведені формули та алгоритмічні кроки процедур створення СЕЦП та проміжних кроків закриття, зашифрування та розшифрування зображень. Модельними експериментами у програмному середовищі Mathcad Professional, скрінами зі створених програмних модулів продемонстровані функціональні можливості та переваги процедур та алгоритмів створення покращених сліпих ЕЦП матричного типу на текстографічні документи (ТГД) конфіденційного характеру. Наведені результати моделювання процесів створення таких підписів для великоформатних документів у програмному середовищі Mathcad підтвердили адекватність запропонованих моделей перетворень та правильність функціонування та верифікації СЕЦП та дозволили визначити час та обмеження відповідних криптоперетворень.
Ключові слова: криптографія, матричні моделі, сліпі електронні цифрові підписи, Mathcad Professional, моделювання, текстографічний документ, зашифрування-розшифрування зображень, криптографічні перетворення інтенсивності зображення, нелінійна обробка.

Розширена анотація англійською  мовою

The article considers aspects of application of matrix modifications of RSA cryptosystem for creation on the basis of matrix models and algorithms of cryptoconversions of images of blind electronic digital signatures (BEDS). The advantage of the proposed matrix models of RSA is to take into account the specifics of images and ease of adaptation to different types and formats of images. Formulas and algorithmic steps of BEDS creation procedures and intermediate steps of closing, encrypting and decrypting images are given. Model experiments in the Mathcad Professional software environment, screens from the created software modules demonstrate the functionality and advantages of procedures and algorithms for creating improved blind EDS of matrix type for textual documents (TGD) of a confidential nature. The results of modeling the processes of creating such signatures for large-format documents in the Mathcad software environment confirmed the adequacy of the proposed transformation models and the correct operation and verification of BEDS and allowed to determine the processing time and limitations of relevant cryptographic transformations. Improved BEDS take into account the specifics of TGD, adapt to different formats, have better temporal, histogram-entropy characteristics (shown an increase in the entropy of BEDS to 7.98 bits/el.).
Keywords: cryptography, matrix models, blind electronic digital signatures, Mathcad Professional, modeling, text document, encryption-decryption of images, cryptographic transformations of image intensity, nonlinear processing.

Література

1. Хорошко В.О. Методи та засоби захисту інформації: навч. Посібник / В.О. Хорошко, А.О. Четков. – К. : Юніор, 2003. – 502 с.
2. Ємець В. Сучасна криптографія: Основні поняття / В. Ємець, А. Мельник, Р. Попович. – Львів : БаК, 2003. – 144 с.: іл.
3. A. Dabbah, W.L. Woo, S.S. Dlay, “Secure Authentication for Face Recognition, “presented at Computational Intelligence in Image and Signal Processing, 2007. CIISP 2007. IEEE Symposium on, 2007.
4. Коркішко Т. Алгоритми та процесори симетричного блокового шифрування / Т. Коркішко, А. Мельник, В. Мельник. – Львів : БаК, 2003. – 168 с.
5. Красиленко В.Г. Моделювання матричних алгоритмів криптографічного захисту / В.Г. Красиленко, Ю.А. Флавицька // Вісн. нац. ун-ту “Львів. політехнік”. – 2009. – № 658. – С. 59–63.
6. Красиленко В.Г. Матричні афінні шифри для створення цифрових сліпих підписів на текстографічні документи / В.Г. Красиленко, С.К. Грабовляк // Системи обробки інформації. – Х.: ХУПС, 2011. – Вип. 7(97). – С. 60 – 63.
7. Красиленко В. Г. Матричні афінно-перестановочні алгоритми для шифрування та дешифрування зображень / В. Г. Красиленко, С. К. Грабовляк // Системи обробки інформації. – 2012. – Вип. 3(2). – С. 53–61. – URL : http://nbuv.gov.ua/UJRN/soi_2012_2_3_15
8. Красиленко В.Г. Криптографічні перетворення зображень на основі матричних моделей перестановок з матрично-бітовозрізовою декомпозицією та їх моделювання / В.Г. Красиленко, В.М. Дубчак // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. – 2014. – № 1. – С. 74–79.
9. Красиленко В.Г. Моделювання та дослідження криптографічних перетворень зображень на основі їхньої матрично-бітовозрізової декомпозиції та матричних моделей перестановок з верифікацією цілісності / В.Г. Красиленко, Д.В. Нікітович // Електроніка та інформаційні технології : збірник наукових праць. – Львів : Львівський національний університет імені Івана Франка, 2015. – Вип. 6. – С 111–127.
10. Красиленко В.Г. Моделювання криптографічних перетворень кольорових зображень на основі матричних моделей перестановок зі спектральною та бітово-зрізовою декомпозиціями [Електронний ресурс] / В.Г. Красиленко, Д.В. Нікітович // Комп’ютерно-інтегровані технології: освіта, наука, виробництво : наук. журн. – Луцьк : Видавництво Луц. нац. техн. ун-т., 2016. – № 23. – С. 31–36. – Режим доступу : http://ki.lutskntu.com.ua/node/132/section/9 .
11. Красиленко В.Г. Модифікації системи RSA для створення на її основі матричних моделей та алгоритмів для зашифрування та розшифрування зображень / В.Г. Красиленко, С.К. Грабовляк // Системи обробки інформації. – 2012. – № 8(106). – С. 102–106.
12. Красиленко В.Г. Моделювання сліпих електронних цифрових підписів матричного типу на конфіденційну текстографічну документацію / В.Г. Красиленко, Р. О. Яцковська, С. К. Грабовляк // ІМіжнародна науково-методична конференція. – Вінниця : ВНАУ, 2012. – С.103–107.
13. Красиленко В.Г. Демонстрація процесів створення сліпих електронних цифрових підписів на текстографічну документацію на основі моделей матричного типу / В.Г. Красиленко, Р.О. Яцковська, Ю.М. Тріфонова // Системи обробки інформації. – 2013. – Вип. 3(110). – Т. 2. – С. 18 – 22.
14. Красиленко В.Г. Вдосконалення та моделювання електронних цифрових підписів матричного типу для текстографічних документів / В.Г. Красиленко, Д.В. Нікітович // Матеріали VI МПК «Інформаційні управляючі системи та технології» (ІУСТ-Одеса-2017), Одеський національний морський університет, – Одеса, 2017. – С. 312–318.
15. Красиленко В.Г. Алгоритми формування двовимірних ключів для матричних алгоритмів криптографічних перетворень зображень та їх моделювання / В.Г. Красиленко, В.І., Яцковський, Р.О.Яцковська // Системи обробки інформації. – Х. : ХУПС, 2012. – Вип. 8(106). – С. 107–110.
16. Красиленко В.Г. Моделювання протоколів узгодження секретного матричного ключа для криптографічних перетворень та систем матричного типу / В.Г. Красиленко, Д.В. Нікітович // Системи обробки інформації. – 2017. – Вип. 3 (149). – С 151–157.
17. Красиленко В. Г., Юрчук Н. П, Нікітович Д. В. Застосування ізоморфних матричних представлень для моделювання протоколу узгодження секретних ключів-перестановок значної розмірності. Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. Хмельницький, 2021, Вип. 2. С. 78-88. URL: https://ir.lib.vntu.edu.ua/bitstream/handle/123456789/32827/83207.pdf?sequence=2&isAllowed=y
18. Красиленко В. Г., Нікітович Д. В. Криптографічний кооперативний протокол узгодження ізоморфно представленого спільного секретного матричного ключа-перестановки великої розмірності: матеріали IX Міжнародної науково-практичної конференції «Інформаційні управляючі системи та технології» (ІУСТ), 24–26 вересня 2020 р. Одеса, 2020. С. 45-50. URL: http://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/30698

References

1. Khoroshko V.O. Metody ta zasoby zakhystu informatsii: navch. Posibnyk / V.O. Khoroshko, A.O. Chetkov. – K.: Yunior, 2003. – 502 s.
2. Yemets V. Suchasna kryptohrafiia: Osnovni poniattia / V. Yemets, A. Melnyk, R. Popovych. – Lviv: BaK, 2003. – 144 s.: il.
3. A. Dabbah, W.L. Woo, S.S. Dlay, “Secure Authentication for Face Recognition, “presented at Computational Intelligence in Image and Signal Processing, 2007. CIISP 2007. IEEE Symposium on, 2007.
4. Korkishko T. Alhorytmy ta protsesory symetrychnoho blokovoho shyfruvannia / T. Korkishko, A. Melnyk, V. Melnyk. – Lviv: BaK, 2003. – 168 s.
5. Krasilenko V.G. Modeliuvannia matrychnykh alhorytmiv kryptohrafichnoho zakhystu / V.G. Krasilenko, Yu.A. Flavytska // Visn. nats. un-tu “Lviv. politekhnik”.- 2009. – № 658. – S. 59-63.
6. Krasilenko V.G. Matrychni afinni shyfry dlia stvorennia tsyfrovykh slipykh pidpysiv na tekstohrafichni dokumenty / V.G. Krasilenko, S.K. Hrabovliak // Systemy obrobky informatsii. – Kh.: KhUPS, 2011. – Vyp. 7(97). – S. 60 – 63.
7. Krasilenko V.G. Matrychni afinno-perestanovochni alhorytmy dlia shyfruvannia ta deshyfruvannia zobrazhen / V.G. Krasilenko, S.K. Hrabovliak // Systemy obrobky informatsii. – 2012. – Vyp. 3(2). – S. 53-61. – Rezhym dostupu: http://nbuv.gov.ua/UJRN/soi_2012_2_3_15
8. Krasilenko V.G. Kryptohrafichni peretvorennia zobrazhen na osnovi matrychnykh modelei perestanovok z matrychno-bitovozrizovoiu dekompozytsiieiu ta yikh modeliuvannia / V.G. Krasilenko, V.M. Dubchak // Herald of Khmelnytskyi National University. Technical sciences. – 2014. – № 1. – S. 74-79.
9. Krasilenko V.G. Modeliuvannia ta doslidzhennia kryptohrafichnykh peretvoren zobrazhen na osnovi yikhnoi matrychno-bitovozrizovoi dekompozytsii ta matrychnykh modelei perestanovok z veryfikatsiieiu tsilisnosti / V.G. Krasilenko, D.V. Nikitovich // Elektronika ta informatsiini tekhnolohii: zbirnyk naukovykh prats. – Lviv: Lvivskyi natsionalnyi universytet imeni Ivana Franka, 2015. – Vyp. 6. – S 111-127.
10. Krasilenko V.G. Modeliuvannia kryptohrafichnykh peretvoren kolorovykh zobrazhen na osnovi matrychnykh modelei perestanovok zi spektralnoiu ta bitovo-zrizovoiu dekompozytsiiamy / V.G. Krasilenko, D.V. Nikitovich // Kompiuterno-intehrovani tekhnolohii: osvita, nauka, vyrobnytstvo: nauk. zhurn. – Lutsk: Vydavnytstvo Luts. nats. tekhn. un-t., 2016. – № 23. – S. 31-36. – [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu: http://ki.lutskntu.com.ua/node/132/section/9 .
11. Krasilenko V.G. Modyfikatsii systemy RSA dlia stvorennia na yii osnovi matrychnykh modelei ta alhorytmiv dlia zashyfruvannia ta rozshyfruvannia zobrazhen / V.G. Krasilenko, S.K. Hrabovliak // Systemy obrobky informatsii. – 2012 . – №8(106).–S.102-106.
12. Krasilenko V.G. Modeliuvannia slipykh elektronnykh tsyfrovykh pidpysiv matrychnoho typu na konfidentsiinu tekstohrafichnu dokumentatsiiu / V.G. Krasilenko, R.O. Yatskovska, S.K. Hrabovliak, // I Mizhnarodna naukovo-metodychna konferentsiia, Vinnytsia: VNAU, 2012. – S.103-107.
13. Krasilenko V.G. Demonstratsiia protsesiv stvorennia slipykh elektronnykh tsyfrovykh pidpysiv na tekstohrafichnu dokumentatsiiu na osnovi modelei matrychnoho typu / V.G. Krasilenko, R.O. Yatskovska, Yu.M. Trifonova, // Systemy obrobky informatsii. – 2013. – Vyp. 3(110). – T. 2. – S. 18 – 22.
14. Krasilenko V.G. Vdoskonalennia ta modeliuvannia elektronnykh tsyfrovykh pidpysiv matrychnoho typu dlia tekstohrafichnykh dokumentiv / V.G. Krasilenko, D.V. Nikitovich // Materialy VI MPK «Informatsiini upravliaiuchi systemy ta tekhnolohii» (IUST-Odesa-2017), Odeskyi natsionalnyi morskyi universytet, – Odesa: 2017. – S. 312 -318.
15. Krasilenko V.G. Alhorytmy formuvannia dvovymirnykh kliuchiv dlia matrychnykh alhorytmiv kryptohrafichnykh peretvoren zobrazhen ta yikh modeliuvannia / V.G. Krasilenko, V.I., Yatskovskyi, R.O. Yatskovska // Systemy obrobky informatsii. – Kh.: KhUPS, 2012. – Vyp. 8(106). – S. 107-110.
16. Krasilenko V.G. Modeliuvannia protokoliv uzghodzhennia sekretnoho matrychnoho kliucha dlia kryptohrafichnykh peretvoren ta system matrychnoho typu / V.G. Krasilenko, D.V. Nikitovich // Systemy obrobky informatsii. – 2017. – Vyp. 3 (149). – S 151-157.
17. Krasilenko V.G., Yurchuk N.P, Nikitovich D.V. Zastosuvannia izomorfnykh matrychnykh predstavlen dlia modeliuvannia protokolu uzghodzhennia sekretnykh kliuchiv-perestanovok znachnoi rozmirnosti. Herald of Khmelnytskyi National University. Technical sciences. Khmelnytskyi, 2021, Vyp. № 2. S. 78-88. URL: https://ir.lib.vntu.edu.ua/bitstream/handle/123456789/32827/83207.pdf?sequence=2&isAllowed=y
18. Krasilenko V.G, Nikitovych D.V. Kryptohrafichnyi kooperatyvnyi protokol uzghodzhennia izomorfno predstavlenoho spilnoho sekretnoho matrychnoho kliucha-perestanovky velykoi rozmirnosti: materialy IX Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii «Informatsiini upravliaiuchi systemy ta tekhnolohii» (IUST), 24–26 veresnia 2020 r. Odesa, 2020. S. 45-50. URL: http://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/30698