Моделі і методи синтезу складних сигналів з необхідними властивостями для захищених телекомунікаційних систем

Abstract

UA: Метою роботи є покращення показників ефективності телекомунікаційної системи, а саме, - завадозахищеності та інформаційної безпеки на основі вдосконалення методологічних основ побудови телекомунікаційної системи шляхом розробки методів інформаційного обміну, моделей та методів синтезу нових класів нелінійних дискретних складних сигналів з необхідними ансамблевими, кореляційними, структурними властивостями. У дисертаційній роботі вперше отримано: метод синтезу складних нелінійних дискретних криптографічних сигналів, що використовує випадкові (псевдовипадкові) процеси, і дозволяє створювати сигнали з необхідними ансамблевими, структурними та кореляційними властивостями, що дає змогу покращити показники завадозахищеності та інформаційної безпеки телекомунікаційної системи в умовах зовнішніх і внутрішніх впливів; математична модель структури складних нелінійних дискретних сигналів у кінцевих полях Галуа, яка визначає залежність характерів елементів мультиплікативної групи поля Галуа та символів дискретних послідовностей, що дає змогу встановити значення показників завадозахищеності (структурної скритності) дискретних сигналів; метод реалізації арифметичних модульних операцій складання та віднімання, які засновані на табличному принципі реалізації арифметичних операцій шляхом використання спеціального коду табличного множення, що дозволяє підвищити швидкодію виконання модульних операцій складання та віднімання; метод реалізації арифметичної модульної операції множення, який заснований на використанні табличного принципу, шляхом використання процедури порозрядного визначення результату операції, що дозволяє підвищити швидкодію виконання операцій модульного множення. В ході дисертаційних досліджень удосконалено: метод синтезу нелінійних дискретних складних сигналів, у якому, на відміну від відомих, застосовується залежність між елементами й індексами елементів кінцевого поля, що дозволяє підвищити швидкодію синтезу сигналів; метод синтезу нелінійних дискретних криптографічних сигналів, у якому, на відміну від відомих, використовуються механізми направленого (обмеженого) перебору сигналів, для визначення таких, які відповідають відповідним вимогам щодо властивостей сигналів, що дозволяє підвищити продуктивність синтезу сигналів; метод оцінки властивостей дискретних сигналів, у якому на відміну від відомих, застосовані алгебраїчні властивості елементів кінцевого поля, що дозволяє збільшити швидкодію процесу дослідження властивостей сигналів, і, таким чином, підвищити продуктивність синтезу системи сигналів з необхідними властивостями; метод синтезу всієї системи нелінійних дискретних сигналів, у якому, на відміну від відомих, використовується процедура зчитування та запису (за певним правилом) символів послідовності сигналу для формування всієї множини сигналів, що відноситься до цієї системи сигналів, що дозволяє підвищити продуктивність 45 синтезу сигналів; метод інформаційного обміну даними, у якому, на відміну від відомих, застосовується зміна, за певним правилом, відповідності біт повідомлення – складний сигнал, і як складні сигнали застосовуються нелінійні дискретні сигнали з необхідними ансамблевими, структурними та кореляційними властивостями, що дає змогу покращити показники інформаційної безпеки та завадозахищеності; метод реалізації арифметичних модульних операцій складання та віднімання, який, на відміну від відомих, заснований на використанні принципу кільцевого зсуву, шляхом надання залишків числа двійковим кодом, за рахунок використання властивостей циклічних перестановок вмісту кільцевого регістру, що дозволяє підвищити швидкодію виконання модульних операцій. RU: Диссертация посвящена решению актуальной научно-прикладной проблеме, которая состоит в повышении помехозащищенности и информационной безопасности телекоммуникационной системы в условиях внутренних и внешних воздействий на основе разработки моделей и методов синтеза систем сложных нелинейных дискретных сигналов с улучшенными свойствами. Целью работы является улучшение показателей эффективности телекоммуникационной системы, а именно, помехозащищенности и информационной безопасности на основе совершенствования методологических основ построения телекоммуникационной системы путем разработки методов информационного обмена, моделей и методов синтеза новых классов нелинейных дискретных сложных сигналов с требуемыми ансамблевыми, корреляционными, структурными свойствами. В диссертационной работе впервые получены: метод синтеза сложных нелинейных дискретных криптографических сигналов, использующий случайные (псевдослучайные) процессы, и позволяющий создавать сигналы с необходимыми ансамблевыми, структурными и корреляционными свойствами, и, на этой основе, улучшить показатели помехозащищенности и информационной безопасности телекоммуникационной системы в условиях внешних и внутренних воздействий; математическая модель структуры сложных нелинейных дискретных сигналов в конечных полях Галуа, которая, на основе устанавленной зависимости характеров элементов мультипликативной группы поля Галуа и символов дискретных последовательностей, позволяет определить значения показателей помехозащищенности (структурной скрытности) дискретных сигналов; метод реализации арифметических модульных операций сложения и вычитания, основанный на табличном принципе реализации арифметических операций путем использования специального кода табличного умножения, что позволяет повысить быстродействие выполнения модульных операций сложения и вычитания; метод реализации арифметической модульной операции умножения, основанный на использовании табличного принципа путем использования процедуры поразрядного определения результата операции, что позволяет повысить быстродействие выполнения операций модульного умножения. В ходе диссертационных исследований усовершенствованы: метод синтеза нелинейных дискретных сложных сигналов, в котором, в отличие от известных, применяется зависимость между элементами и индексами элементов конечного поля, что позволяет повысить быстродействие синтеза сигналов; метод синтеза нелинейных дискретных криптографических сигналов, в котором, в отличие от известных, используются механизмы направленного (ограниченного) перебора сигналов для отбора сигналов, отвечающих соответствующим требованиям, что позволяет повысить производительность синтеза сигналов; метод оценки свойств дискретных сигналов, в котором в отличие от известных, использованы алгебраические свойства элементов конечного поля, что позволяет увеличить быстродействие процесса исследования свойств сигналов и, таким образом, повысить производительность синтеза системы сигналов с необходимыми свойствами; метод синтеза всей системы нелинейных дискретных сигналов, в котором, в отличие от известных, используется процедура считывания и записи (по определенному правилу) символов последовательности сигнала для формирования всего множества сигналов, относящихся к этой системе сигналов, что позволяет повысить производительность синтеза сигналов; метод информационного обмена данными, в котором, в отличие от известных, осуществляется смена, по определенному правилу, соответствия: бит сообщения - сложный сигнал и, в качестве сложных сигналов, применяются нелинейные дискретные сигналы с необходимыми ансамблевыми, структурными и корреляционными свойствами, что позволяет улучшить показатели информационной безопасности и помехозащищенности; метод реализации арифметических модульных операций сложения и вычитания, который, в отличие от известных, основан на использовании принципа кольцевого сдвига, путем представления остатков числа двоичным кодом, за счет использования свойств циклических перестановок содержимого кольцевого регистра, что позволяет повысить быстродействие выполнения модульных операций. EN: The thesis first obtained: the method of synthesis of complex nonlinear discrete cryptographic signals which uses random (pseudorandom) processes, and allows to create signals with necessary ensemble, structural and correlation properties, making it possible to improve the performance of the TCS interference immunity and information security in terms of internal and external effects; mathematical model of the structure of complex nonlinear discrete signals in finite Galois field, which determines the dependence of characters of elements of the multiplicative group of Galoi field and discrete sequences symbols giving a chance to set the values of interference immunity (structural secrecy) of the digital signals; method of implementing modular arithmetic operations of addition and subtraction based on the tabular principle of implementing arithmetic operations by using a special code of tabular multiplication which improves the performance speed of module operations of addition and subtraction; method of implementing multiplication modular arithmetic operation based on using a tabular principle by a successive procedure of the result determining operation, which improves the performance of modular multiplication operations. During the thesis research were improved: the method of synthesis of nonlinear discrete complex signals, which unlike the known ones uses the interdependence between the elements and elements final field indices that can increase the speed of signals synthesis; synthesis method of nonlinear discrete cryptographic signals, in which unlike the known ones, the directional (limited) enumeration of signals mechanisms are used to determine those meeting the relevant requirements for the properties of the signals allowing to improve signals synthesis performance; method for assessing the discrete signals properties which in contrast to the known ones uses algebraic properties of finite field elements allowing to increase the performance speed of the signals properties research process, and thus improve the signals with the required properties system synthesis performance; method of synthesis of the entire system of nonlinear discrete signals, which in contrast to the known ones uses the procedure of reading and writing (defined by a rule) of signal sequence characters for the formation of the entire set of signals related to the signals system that can increase the performance of the signals synthesis; methods of informational data exchange, which unlike the known ones apply the change, defined by a rule, matching bit message - a complex signal, and nonlinear discrete signals with the required ensemble, structural and correlation properties that are used as complex signals, which makes it possible to improve information security and interference immunity performance; method of implementing modular arithmetic operations of addition and subtraction, which unlike the known ones is based on a principle of using a circular shift by presenting number residues by a binary code through the use of cyclic permutations properties of the content circulating register that can increase the performance speed of module operations.