Застосування Генераторів Псевдовипадкових Чисел Та Послідовностей В Кібербезпеці, Методи Їх Побудови Та Оцінки Якості

Abstract

У зв'язку з бурхливим розвитком обчислювальної і вимірювальної техніки, а також із впровадженням новітніх технологій значно розширилась сфера застосування генераторів псевдовипадкових чисел та псевдовипадкових послідовностей, що ставить нові вимоги до їх проектування та методів оцінки якості. Якісні псевдовипадкові послідовності, хоча і є за своєю суттю детермінованими, володіють проте практично всіма властивостями реалізацій істинно випадкових процесів і успішно їх замінюють, оскільки формування випадкових послідовностей надзвичайно складне. У зв'язку з різноманітністю і широким спектром завдань, які потребують використання псевдовипадкових числових послідовностей, постійно розробляються і вдосконалюються нові алгоритми, методи і засоби для отримання таких послідовностей. За допомогою генераторів псевдовипадкових послідовностей можна отримувати послідовності чисел, де кожен елемент практично незалежний від інших і відповідає певному заданому закону розподілу, найбільш поширеним з яких є рівномірний закон розподілу. Завдяки своїм статистичним властивостям та швидкості генерації генератори псевдовипадкових чисел та послідовностей є важливим інструментом для багатьох сфер діяльності: імітаційного моделювання (економічні, математичні, фізичні, медичні дослідження, військова справа), розробок комп’ютерних ігор (генерація 3D-моделей, текстур та світів, а також створення різноманітності та випадковості у поведінці персонажів та подій), вимірювальної техніки. Загалом важливо відзначити, що розробники генераторів псевдовипадкових послідовностей стикаються з низкою жорстких вимог, щодо певних характеристик результатів, які вони створюють за допомогою цих генераторів. Ці вимоги можуть варіюватися залежно від конкретного призначення генератора, і в разі використання псевдовипадкових послідовностей у сферах кібербезпеки та захисту інформації, вони можуть бути особливо високими і вимогливими. Наприклад, для криптографічних застосувань вимоги є надзвичайно суворими і часом навіть протирічать одна одній. Для перевірки відповідності згенерованої послідовності заданим критеріям та вимогам необхідно провести оцінювання її якості, під час якого проводиться оцінювання за різними ознаками та параметрами. Оскільки при розробці генераторів псевдовипадкових послідовностей прагнуть досягти того, щоб вони були схожі на послідовності чисел, що розподіляються дійсно випадково, то в основі будь-якого оцінювання генераторів лежить порівняння статистичних характеристик згенерованої послідовності з характеристиками істинно випадкових послідовностей. З цією метою використовуються різноманітні тести, які дозволяють виявляти наявні статистичні закономірності і, таким чином, виявляти низьку якість згенерованих псевдовипадкових послідовностей.

Програмна Реалізація Спеціалізованих Алгоритмів Генерації Псевдовипадкових Чисел На Платформах Для Вбудованих Систем

“…Деякі обзори присвячені аналізу використання ГПВЧ та ГПБП лише з точки зору криптографії та кібербезпеки. Наприклад, у роботі [6] автори провели широкий огляд публікацій, присвячених розробці, вибору та використанню генераторів псевдовипадкових чисел у складі вбудованих систем з певними обмеженнями, такими як пристрої IoT, вузли безпровідних сенсорних мереж (WSN), пристрої ідентифікації радіочастот (RFID) і т. д. У статті [7] проведений огляд основних методів отримання псевдовипадкових чисел та їх застосування в галузі забезпечення кібербезпеки. Проаналізовано характеристики методів та сфери їх застосування, зокрема в області криптографічного захисту та кібербезпеки, а також для використання у складі систем IoT.…”