Реєстраційний номер
0826U004706, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
12-08-2026
Статус
Наказ про видачу диплома
Назва роботи
Паралельні алгоритми симетричної криптографії
Здобувач
Баранов Ігор Анатолійович,
Керівник Хіміч Олександр Миколайович
Опонент Кудін Антон Михайлович
Опонент Корченко Олександр Григорович
Рецензент Ходзінський Олександр Миколайович
Рецензент Швідченко Інна Віталіївна
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут кібернетики імені В. М. Глушкова Національної академії наук України
Опис
Стрімкий розвиток інформаційних технологій, зростання обсягів даних, що передаються та зберігаються, а також поява квантових обчислювальних систем зумовлюють підвищені вимоги до криптографічних алгоритмів захисту інформації. Це визначає актуальність розробки нових блочних симетричних алгоритмів, архітектурно орієнтованих на паралельні обчислювальні платформи класу MIMD з підтримкою MPI та GPU.
Дисертаційна робота присвячена розробці та дослідженню нових блочних симетричних криптографічних алгоритмів, в тому числі для паралельних комп’ютерів, що базуються на оригінальних криптографічних перетвореннях типу "кубик Рубіка" з ключозалежним вибором операцій. Основна увага приділялася підвищенню продуктивності за рахунок розпаралелювання обчислень, в тому числі на багатоядерних процесорах (з використанням MPI) та графічних прискорювачах (CUDA), а також покращенню криптографічної стійкості шляхом ускладнення внутрішньої структури алгоритмів. У роботі вперше розроблено блочний симетричний криптографічний алгоритм WBC1 на основі обертань кубика Рубіка, у якому шифрування реалізується через тривимірні перестановки та циклічні побітові зсуви. Такий підхід забезпечує високий рівень дифузії, нелінійності та значний простір перестановок, що підвищує стійкість алгоритму до brute-force, диференціального та лінійного криптоаналізу. Вперше розроблено модифікацію алгоритму WBC2, у якій використано ключезалежні таблиці перестановок, динамічну S-box та раундові ключі. Це дозволило підвищити лавинний ефект, збільшити ентропію шифртексту та забезпечити додаткову стійкість у white-box моделі. Вперше розроблено паралельні модифікації блочно-симетричних криптографічних алгоритмів PWBC1, PWBC1.1, PWBC2 та PWBC2.1 для багатоядерних систем, а також GPU-орієнтовану реалізацію PWBCCuda. Запропонований підхід забезпечує незалежну паралельну обробку блоків даних, ефективне масштабування в MPI- та CUDA-середовищах і дозволяє поєднати високий рівень криптографічної стійкості з підвищеною продуктивністю при обробці великих обсягів інформації.
В ході дослідження розроблено програмні реалізації всіх алгоритмів мовами Python та C/C++ з використанням технологій MPI і CUDA. Реалізації протестовано та апробовано на суперкомп'ютерному кластері СКІТ-5 Інституту кібернетики НАН України. Запропоновані алгоритми забезпечують високий рівень криптографічної стійкості, підтверджений статистичними тестами, аналізом ентропії, лавинного ефекту та тестуванням NIST STS.
Розроблені алгоритми можуть бути застосовані для захисту мультимедійних даних, шифрування у блокчейн-системах, системах обробки великих даних та інших задачах, що потребують високопродуктивного шифрування у паралельних і GPU-орієнтованих середовищах, а також можуть
бути впроваджені в навчальний процес.
Дата реєстрації
2026-08-20
Додано/оновлено в НРАТ
2026-08-20 / 2026-09-07
