NEW PRINCIPLES OF CONSTRUCTION CRYPTOGRAPHIC PRIMITIVES OF NONLINEAR SUBSTITUTIONS

Authors

  • Анатолий Яковлевич Белецкий National Aviation University
  • Денис Александрович Навроцкий National Aviation University
  • Александр Иванович Семенюк National Aviation University

DOI:

https://doi.org/10.18372/2410-7840.17.8250

Keywords:

cryptographic primitiv, , non-linear substitution, randomization

Abstract

Classic primitives nonlinear substitution, as a representa-tive of which you can specify, for example, primitive Sub-byte algorithm Rijndael, is as simple as replacing each character encrypted text on a fixed symbol of the same alphabet, actually realizing the transformation one alpha-bet simple substitution cipher. A distinctive feature of these primitives is that they do not alter the frequency distribution of characters in the cipher text compared with the distribution of frequencies in clear text. And as a consequence of the marked features of primitives – cipher text entropy coincides with the entropy of the source text. The paper discusses the various options for randomiza-tion primitives nonlinear substitution, which resulted in a significant increase in entropy is achieved output text, with the cryptograms acquires properties similar to those of white noise.

Author Biographies

Анатолий Яковлевич Белецкий, National Aviation University

Doctor of Science, Professor, Honored Scientist of Ukraine, laureate of the State Prize of Ukraine in Science and Technology, Professor of De-partment Electronics

Денис Александрович Навроцкий, National Aviation University

Assistant of Department Electronics

Александр Иванович Семенюк, National Aviation University

Student of Department Electronics

References

. Харин Ю.С. Математические и компьютерные

основы криптологии: Учебное пособие /

Ю.С. Харин, В.И. Берник, Г.В. Матвеев,

С.В. Агиевич. – Мн.: Новое знание, 2003. – 382 с.

. Daemen J., Rijmen V. The design of Rijndael. The

AES – Advanced Encryption Standard. Springer-

Verlag, Berlin, 2002.

. Aoki K., Ichikawa T., Kanda M. at all. Camellia: A-

Bit Block Cipher Suitable for Multiple Platforms.

Nessie. September 26, 2000. – Режим досту-

па: http//www.cryptonessie.org

. FIPS-46.3. Data Encryption Standards (DES). National

Bureau of Standard, USA, 1993. – Режим

доступа: csrc.nist.gov/publications/fips/fips46-3/

fips46-3.pdf

. Казимиров А. В. Метод построения нелинейных

узлов замены на основе градиентного спуска. /

А.В. Казимиров, Р.В. Олейников // Радиотехни

ка: Всеукр. межвед. научно техн. сб. – 2013. – Вып. 172: Информ. безопасность. – С. 104-108.

. Логачев О.А. Булевы функции в теории кодиро-вания и криптологии. / О.А. Логачев, А.А. Сальников, В.В. Ященко – М.: МЦМНО, 2004. – 470 с.

. Olijnykov R. An Impact of S-box Boolean Function Properties to Strength of Modern Symmetric Block Ciphers / R. Olijnykov, O. Kazymyrov // Радио-техника, 2011. Вып. 116. – С. 11-17.

. Kocarev L. Chaos-based cryptography: a brief over-view // Circuits and Systems Magazine, IEEE. – 2001. Vol. 1. # 3. pp. 6-21.

. Дмитриев А.А. Кодирование и передача ин-формации на основе хаотических динамических систем с дискретным временем: Дис. на соиск. уч. степ. канд. физ.-мат. наук: 01.04.03: Москва, 2003. – 153 c. – Режим доступа: http://www.dslib.net /radiofizika/ kodirovanie-i-peredacha-informacii-na-osnove-haoticheskih-dinamicheskih- sistem-s.html#463251

. Сидоренко А.В. Шифрование данных на основе дискретных хаотических систем и отображений. / А.В. Сидоренко, К.С. Мулярчик // Минск, Доклады Белорусского гос. ун-та информатики и радиоэлектроники, № 1 (71), 2013. – С. 61-67.

. Динамический хаос. – Режим доступа: https://www.google.ru /?gws_rd=ssl#newwindow=

&q=теория+динамического+хаоса+

. Граничин О.Н. Рандомизированные алгоритмы в задачах обработки данных и принятия реше-ний. / О.Н. Гаранин // Системное программи-рование. Вып. 6, 2012. – С. 141-162. – Режим дос-тупа: http://www.math.spbu.ru /user/ gran/ papers /10580575.pdf

. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vizualdata.ru/ ?go=all/chot-takoe-diagramma -rasseivaniya-ili-scatterplot/

. Зензин О.С. Стандарт криптографической защи-ты – AES. Конечные поля. / О.С. Зензин, М.А. Иванов. Под ред. М. А. Иванова. – М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2002. – 176 с.

. Даль В.И. Толковый словарь живого великорус-ского языка. [Электр. ресурс] – Режим доступа: http://royallib.com/book/dal_vladimir/ tolkoviy_slovar_givogo_velikorussrogo_yazika.html

. Белецкий А.Я. Программно-моделирующий комплекс криптографических AES-подобных примитивов нелинейной подстановки. / А.А. Белецкий, А.Я. Белецкий, Д.А. Навроцкий, А.И. Семенюк. // Захист інформації. Том 16, № 1. – 2004. – С. 12-22.

. ГОСТ 28147-89. Системы обработки информа-ции. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования. – Режим

доступа: http://protect.gost.ru/ v.aspx?control=7&i d=139177

. Белецкий А.Я. Примитивные матрицы Галуа в криптографических приложениях. / А.Я. Белец-кий. // Захист інформації. Том 16, № 4. – 2014. – С. 274-283.

. A Statistical Test Suite for Random and Pseudoran-dom Number Generators for Cryptographic Appli-cations: SP800–22, revision 1a. National Institute of Standards and Technology, 2010. – 131 p. http://csrc.nist.gov/ publications/ nistpubs/800-22-rev1a/SP800-22rev1a.pdf

Downloads

Published

2015-05-30

How to Cite

Белецкий, А. Я., Навроцкий, Д. А., & Семенюк, А. И. (2015). NEW PRINCIPLES OF CONSTRUCTION CRYPTOGRAPHIC PRIMITIVES OF NONLINEAR SUBSTITUTIONS. Ukrainian Information Security Research Journal, 17(1), 10–20. https://doi.org/10.18372/2410-7840.17.8250

Issue

Vol. 17 No. 1 (2015)

Section

Articles

License

The scientific journal adheres to the principles of Open Access and provides free, immediate, and permanent access to all published materials without financial, technical, or legal barriers for readers.

All articles are published in Open Access under the Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) license.

Copyright

Authors who publish their works in the journal:

  • retain the copyright to their publications;

  • grant the journal the right of first publication of the article;

  • agree to the distribution of their materials under the CC BY 4.0 license;

  • have the right to reuse, archive, and distribute their works (including in institutional and subject repositories), provided that proper reference is made to the original publication in the journal.