Разумов Павел Владимирович - студент кафедры «Кибербезопасность информационных систем».
344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Смирнов Иван Андреевич - студент кафедры «Кибербезопасность информационных систем».
344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Пилипенко Ирина Александровна - аспирант кафедры «Кибербезопасность информационных систем».
344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Селёва Антонина Владимировна - студент кафедры «Кибербезопасность информационных систем».
344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Черкесова Лариса Владимировна - профессор кафедры «Кибербезопасность информационных систем», доктор технических наук, профессор.
344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Rostov-on-Don
Introduction. The NTRUEncrypt cryptographic system, the calculation of the algorithmic complexity of the development of the NTRUEncrypt cryptosystem and its modifications are considered. The study objectives are to develop NTRUEncrypt, an efficient post-quantum cryptographic algorithm, which has high cryptographic resistance to quantum computer attacks, to work out a modification of the proposed algorithm, to analyze and experimentally validate its advantages.
Materials and Methods. A description of the NTRUEncrypt encryption system is proposed. The modification of the considered algorithm is studied; the block diagram of the implementation of the software based on it is presented. An example of the software operation and its characteristic is given. The reliability of the results is proved using the Mann-Whitney U test. During the experiment, the third-party software implementation of the RSA cryptosystem was used. A Stopwatch class element was introduced in the source code of all three programs of NTRUEncrypt, RSA, and NTRUEncrypt modifications. This class provides a set of methods and properties that can be used for the precise measurement of the execution time. Thus, it became possible to record the results of the time spent on all three basic stages: key creation, encryption and decryption of the message.
Research Results. The advantages of the developed cryptosystems in terms of the performance characteristics are proved. An experimental comparison of the implemented NTRUEncrypt algorithm and its modification is performed. All advantages of the latter are indicated.
Discussion and Conclusions. The advantage of using the NTRUEncrypt algorithm modification is experimentally validated. The new application is 25% faster to perform general work on key generation, encryption and decryption. In addition, the internal memory usage is optimized through reducing the weight of the source program file and the size of the secret key. When attempting to crack a ciphertext, cryptographic robustness and complexity of using quantum algorithms are shown.
Введение. Статья посвящена исследованию криптографической системы NTRUEncrypt, расчету алгоритмической сложности разработки криптосистемы NTRUEncrypt и ее модификации. Цели исследования: разработка эффективного постквантового криптографического алгоритма NTRUEncrypt, обладающего высокой криптостойкостью к атакам с квантового компьютера, а также разработка модификации предложенного алгоритма, анализ и экспериментальное доказательство его преимуществ.
Материалы и методы. Предложено описание системы шифрования NTRUEncrypt. Изучена модификация рассматриваемого алгоритма, представлена блок-схема реализации основанного на нем программного средства. Приведен пример работы программного средства и дана его характеристика. Достоверность результатов обоснована с помощью U-критерия Манна — Уитни. При проведении эксперимента использована сторонняя программная реализация криптографической системы RSA. В исходный код всех трех программ NTRUEncrypt, RSA, модификации NTRUEncrypt был внедрен элемент класса Stopwatch. Данный класс предоставляет набор методов и свойств, которые можно использовать для точного измерения времени, затраченного на выполнение. Таким образом, появилась возможность фиксировать результаты затраченного времени на всех трех основных этапах: создание ключей, шифрование и расшифрование сообщения.
Результаты исследования. Доказаны преимущества разработанных криптосистем по характеристикам производительности. Выполнено экспериментальное сравнение реализованного алгоритма NTRUEncrypt и его модификации. При этом обозначены все преимущества последней.
Обсуждение и заключения. Экспериментально доказано преимущество использования модификации алгоритма NTRUEncrypt. Новое приложение на 25 % быстрее выполняет общую работу по генерации ключей, шифрованию и расшифрованию. Помимо этого оптимизируется использование внутренней памяти за счет уменьшения веса исходного файла программы и размера секретного ключа. При попытке взлома шифротекста проявляется криптографическая стойкость и сложность использования квантовых алгоритмов.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.