Разработка эволюционных методов и алгоритмов кодирования-декодирования данных в компьютерных системах

• Автор: Титов, Алексей Иванович
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНЕЙ
ВВЕДЕНИЕ
Перечень сокращений
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР. ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Применение секретного кодирования для защиты информации
1.2. Состояние исследований и разработок алгоритмов секретного 13 кодирования
1.2.1. Симметричные алгоритмы секретного кодирования. Упрощенная 14 модель
1.2.2. Поточное и блочное секретное кодирование
1.2.3. Поточное секретное кодирование. Алгоритмы А5, RC4, Lili-128..
1.2.4. Блочное секретное кодирование. Сеть Фейстеля
1.2.6. Блочное симметричное секретное кодирование. DES
1.2.7. Блочное симметричное секретное кодирование. ГОСТ 28147-89
1.2.8. Блочное симметричное секретное кодирование. Rijndael
1.2.9. Асимметричный кодирование
1.3. Результаты главы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
КОДИРОВАНИЯ-ДЕКОДИРОВАНИЯ С ПОВЫШЕНИЕМ СТОЙКОСТИ К НЕСАНКЦИОНИРОВАННОМУ ДЕКОДИРОВАНИЮ
2.1. Представление кодируемых данных в линейном векторном 34 пространстве
2.1.1. Применение методов помехоустойчивого кодирования в 36 формировании секретного кода
2.1.2. Введение оператора вращения при представлении кодируемых 38 данных помехоустойчивым кодом
2.2. Математическая модель секретного кодирования данных
2.2.1. Представление вращения порождающей матрицы исходного кода

при формировании секретного кода
2.2.2. Метод определения угла поворота порождающей матрицы
2.2.3. Преобразование кода с использованием вращения порождающей 46 матрицы при введении алгебраических операций
2.3. Метод расширения ключа при кодировании данных
2.4. Применение м атемат и ч е с к оймо д е л и для секретного кодирования 55 текстовых сообщений
2.4.1. Разделение топологической структуры «Сообщение» на элементы
2.4.2. Секретное кодирование по средствам вращения группы слов
2.4.3. Секретное кодирование по средствам вращения букв слов
2.5. Доказательство повышения стойкости к несанкционированному 60 декодированию метода эволюционного кодирования данных
2.5.1. Критерии лавинного эффекта
2.5.2. Сравнительный анализ математической модели и стойкости 62 предложенного метода секретного кодирования и ГОСТ2
2.6. Секретное кодирование с использованием генетических операторов
2.7. Результаты главы
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ЭВОЛЮЦИОННОГО КОДИРОВАНИЯ-
ДЕКОДИРОВАНИЯ ДАННЫХ
3.1. Предъявляемые требования к методу секретного кодирования 67 данных с повышенной стойкостью к несанкционированному декодированию
3.2. Генетический операторы в формировании секретного кода
3.2.1 Применение операции кроссовера генетического алгоритма для 75 формирования секретного кода и восстановления исходных данных
3.2.2 Применение операции мутации генетического алгоритма для 82 формирования секретного кода
3.3. Алгоритм расширения ключа
3.4. Генетические алгоритмы в эволюционном методе кодирования

данных
3.5 Перспектива использования эволюционного кодирования данных в системах обработки и передачи информации
3.6 Результаты главы
4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКПЕРИМЕНТ
4.1. Программная реализация секретного кодирования
4.2. Программная реализация секретного кодирования для Web-серверов
4.3. Программная реализация эволюционного метода кодирования-декодирования данных на CPU
4.4. Программная реализация эволюционного метода кодирования-декодирования данных с использованием GPU
4.5. Вычислительный эксперимент
4.6. Результаты главы ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ Приложение А. Список работ опубликованных по теме диссертации Приложение Б. Листинг программного обеспечения «Taina» Приложение В. Листинг программного обеспечения для частотного анализаи «Comparer»
Приложение Г. Таблицы результатов экспериментов Приложение Д. Листинг основного модуля программного обеспечения для хранения закрытых файлов на удален ном web-сервере Приложение Е. Листинг основных функций программного обеспечения кодирования данных средствами CUDA
Приложение Ж. Копии свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ Приложение
векторов с операцией группы - сложение по модулю 2 [45,98]. В этом случае, некоторый двоичный код длины п может быть представлен в виде:
Х=(Х,Х2Х3...ХП)*Е (2.1)
где Х-матрица-строка, элементом которой является значение соответствующих разрядов двоичного кода 0 или 1, а порождающая матрица-размером п*п, элементами которой служат единичные двоичные вектора [38]:

1 0 0
0 1 0
0 0 1
0 0 0
При использовании системы счисления, отличающейся от двоичной, элементами матрицы X являются символы от 0 до М, где М - количество символов, используемых для представления чисел от 0 до 0-1, О - основание системы счисления. Если матрица X имеет длину п, то в любой системе счисления кодируемые данные представляются в виде (2.1). Примером может служить 16-тиричное представление данных, в этой системе Х;= {0,1,2,3,... ,П,Е,Е}.
В случае использования для представления системы счисления с основанием 2П элементы XI представляются вектором строкой Х*,1 — 1,Ь и (2.1) можно представить
X = (XIXI ...XI)
1 0 0
0 1 0
0 0 1
О ; п и п ж
(2.2)
Единичная матрица Е размером Ь*Ь как и ранее задает весовые коэффициенты 0=0' при 1=Ь,Е-1,...0, О - основание системы счисления. Если принять Ок=2к при к<п, то в свою очередь элемент X;1 также может быть представлен по аналогии с (2.2) в виде: