Система генерації ключових послідовностей для засобів криптографічного захисту інформації

Abstract

У сучасному цифровому середовищі безпека інформації стала одним із ключових чинників стабільного функціонування як окремих організацій, так і держав у цілому. Широке використання інформаційно-комунікаційних технологій, розвиток електронного документообігу, хмарних сервісів, фінансових транзакцій зумовлює необхідність ефективного захисту даних від несанкціонованого доступу, підробки та знищення. Криптографічні засоби захисту є основним інструментом, що забезпечує конфіденційність, цілісність і автентичність інформації. Ключовим елементом будь-якої криптографічної системи є генерація криптографічних ключів, від якості яких безпосередньо залежить надійність захисту. Традиційно широко застосовуються програмні (псевдовипадкові) генератори, однак із зростанням обчислювальної потужності атакуючих та появою методів прогнозування таких послідовностей актуальним стає перехід до фізичних генераторів випадкових чисел (ФГВЧ). Вони використовують випадкові процеси у фізичних явищах (електронний шум, теплові коливання, радіоактивний розпад тощо) і мають значно вищу ентропію та непередбачуваність. Метою даної роботи є розробка та дослідження системи генерації ключових послідовностей на основі фізичних методів, що забезпечує високий рівень ентропії, надійності та захисту інформації. Об’єкт дослідження — процес формування криптографічних ключів. Предмет дослідження — методи фізичної генерації випадкових послідовностей та їх реалізація в апаратно-програмній системі. Завдання дослідження: Провести аналіз існуючих методів генерації криптографічних ключів. Порівняти криптографічні та фізичні методи. Розробити архітектуру системи фізичної генерації. Реалізувати прототип генератора на основі Python. Провести тестування якості отриманих послідовностей. Методи дослідження: аналіз літературних джерел, проєктування архітектури, реалізація програмного забезпечення, статистичне тестування, порівняльний аналіз. Практичне значення роботи полягає у створенні прототипу фізичного генератора ключових послідовностей, який може бути використаний як основа для побудови безпечних криптографічних систем у державному, військовому або корпоративному секторі.