Introduction. The research area of “natural calculation” is now widely used for the solution to optimization NP-complete problems including combinatorial tasks of cryptanalysis. A quick overview of the publications devoted to the application of the natural (bioinspired) methods for cryptanalysis is provided. The main work objective is to investigate a possibility of applying bee colony algorithms to the realization of block cipher cryptanalysis. Materials and Methods . The known bee colony techniques belonging to a relatively new class of the bioinspired optimization methods that simulate the processes occurring in wildlife are applied to solve this optimization problem. The description and the block diagram of the bee colony algorithm for the solution to a cryptanalysis task are provided; basic operations performed in parallel at the global level are noted. In the following, a set of independent operators allowing for the concurrent execution is defined. For this purpose, information-logical flowgraphs of the algorithm with the input control and information links are built, as well as matrices of succession, logical incompatibility, and independence are formed. This matrix of independence allows the definition of a set of algorithm operators admitting parallel execution. At that, the dimensionality of the maximal internally stable sets defines the maximum number of the processors used for the algorithm implementation. Research Results . Theoretical estimates of time complexity of the bee colony algorithm are given as the key data. Besides, the problem solution is provided: to find the required smallest number of processors of the homogeneous parallel computing systems with distributed memory, and a uniform plan for the implementation of operators for them, for the cryptanalysis algorithm based on the constructed information-logical graph data-logical graph, and for the preset time. The assessment of the wanted smallest number of processors for the cryptanalysis algorithm implementation, and the evaluation of the total time of the algorithm realization are given. Discussion and Conclusions. The basic research results are: the development of the bee colony algorithm used for the cryptanalysis task solution; the description of its flowchart and the principal par-allel executed stages; the construction of a matrix of independence; the evaluation of the number of processors for the algorithm imple-mentation. It should be noted (and it was observed in the previous works) that the distinctive feature of applying the bioinspired meth-ods of cryptanalysis is the applicability of the encryption-decryption algorithm as a criterion function for the evaluation of the key ac-ceptability defined by the bioinspired method operations. Thus, it can be affirmed that when using the bioinspired methods, the secret key definition process depends not so much on the complexity of the encryption transformations, as on the bioinspired method itself which should provide a sufficient diversity of the key generation
Введение. Научное направление «природные вычисления» в последнее время широко используется для решения оптимизационных NP-полных задач, в том числе комбинаторных задач криптоанализа. В статье приводится краткий обзор публикаций, посвященных применению природных (биоинспирированных) методов для криптоанализа. Основной целью работы является исследование возможности применения алгоритмов пчелиных колоний для реализации криптоанализа блочных шифров. Материалы и методы. Для решения данной оптимизационной задачи применяются известные методы пчелиных колоний, относящиеся к сравнительно новому классу биоинспирированных оптимизационных методов, имитирующих процессы, протекающие в живой природе. Приводится описание и структурная схема алгоритма колонии пчел для решения задачи криптоанализа, отмечаются основные операции, выполняемые параллельно на глобальном уровне. Далее определяется множество независимых операторов, допускающих параллельное выполнение. С этой целью строятся информационно-логические граф-схемы алгоритма с введенными связями по управлению и по информации, а также формируются матрицы следования, логической несовместимости и независимости. По данной матрице независимости возможно определение множества операторов алгоритма, которые допускают параллельное выполнение. При этом размерность максимального внутренне устойчивого множества определяет максимальное число процессоров, используемых для реализации алгоритма. Результаты исследования. Основными результатами являются теоретические оценки временной сложности алгоритма пчелиных колоний. Кроме того, приводится решение задачи: для алгоритма криптоанализа на основе построенного информационно-логического графа и для заданного времени найти необходимое наименьшее число процессоров однородной вычислительной системы и план выполнения операторов на них. Приводится оценка необходимого минимального числа процессоров для реализации алгоритма криптоанализа, а также оценка общего Обсуждение и заключения. Основными результатами исследования являются: разработка алгоритма колонии пчел, используемого для решения задачи криптоанализа; описание его структурной схемы и основных параллельно выполняемых этапов; построение матрицы независимости; оценка числа процессоров для реализации алгоритма. Следует заметить (и это отмечалось в предыдущих работах), что отличительной особенностью применения биоинспирированных методов криптоанализа является возможность использования самого алгоритма шифрования (или расшифрования) в качестве целевой функции для оценки пригодности ключа, определенного с помощью операций биоинспирированного метода. Поэтому можно утверждать, что при использовании биоинспирированных методов процесс определения секретного ключа зависит не столько от сложности шифрующих преобразований, сколько от самого биоинспирированного метода, который должен обеспечивать достаточное разнообразие генерации ключей. времени реализации алгоритма
The authors declare that there are no conflicts of interest present.