RESEARCH ON APPLICABILITY OF BIONIC TECHNIQUES OF ARTIFICIAL BEE COLONIES FOR IMPLEMENTATION OF CLASSICAL TRANSPOSITION CIPHER CRYPTANALYSIS
Abstract
The applicability of the bionic techniques of artificial bee colonies for the implementation of the classical transpos ition cipher cryptanalysis is considered. The problem is a classical optimization problem to the solution of which the known techniques of artificial bee colonies fallen within a relatively new class of bioinspired opti mization methods are applied. It is shown that this is a subproblem of allocation, and it can b e solved with an artificial bee colony algorithm, as the bee behavior principle is a self - organization delivering a collective swarm goal. А t the first stage, a set of promising areas - sources is formed with the aid of scout - bees, at the second stage, the n eighborhood of these areas is explored with the aid of foraging bees. At this, the main goal of the bee colony is to find a source with a maximum amount of nectar. Solution representation methods (positions in search space) are considered , a formula for de termining an object function value (amount of nectar) is given. It is shown that the target search i s the d etermination of an optimal symbol combination with the highest value of the objective function. Princ iple stages of the artificial bee colony algorit hm, as well as an example of its application, are given. Keywords:
Keywords
cryptanalysis,
problem of allocation,
bioinspired methods,
artificial bee colony algorithm,
worker - bees (foragers),
scout - bee,
transposition cipher.
Supporting agencies: The research is done with the financial support from the Russian Foundation for Basic Research (project 12-01-00474)
About the Authors
Yury Olegovich Chernyshev
Don State Technical University, Russia
Russian Federation
Russian Federation
Alexander Sergeyevich Sergeyev
Don State Technical University, Russia
Russian Federation
Russian Federation
Engeny Olegovich Dybrov
Don State Technical University, Russia
Russian Federation
Russian Federation
Alexander Nikolaeyvich Ryazanov
Don State Technical University, Russia
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Макконел, Д. Основы современных алгоритмов / Д. Макконел. — Москва : Техносфера, 2004. — 368 с.
2. Родзин, С. И. Интеллектуальные системы. О некоторых алгоритмах, инспирированных природными системами : коллективная монография / С. И. Родзин. — Москва : Физматлит, 2009. — С. 34‒45.
3. Курейчик, В. В. Концепция природных вычислений, инспирированных природными системами / В. В. Курейчик, В. М. Курейчик, С. И. Родзин // Известия ЮФУ. — 2009. — № 4. — С. 16‒24.
4. Сергеев, А. С. Исследование возможности организации криптографической атаки с использованием эволюционной оптимизации и квантового поиска при разработке систем передачи и защиты информации / А. С. Сергеев // Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий : мат-лы 6 Всероссийской НТК. — Улан-Удэ, 2005. — С. 61‒65.
5. Биоинспирированные алгоритмы криптоанализа асимметричных алгоритмов шифрования на основе факторизации составных чисел / А. С. Сергеев [и др.] // Информационная безопасность — актуальная проблема современности. Совершенствование образовательных технологий подготовки специалистов в области информационной безопасности : сб. трудов. — Краснодар, 2011. — С. 41‒47.
6. Сергеев, А. С. Применение методов генетического поиска для организации криптоанализа блочных криптосистем на примере стандарта DES / А. С. Сергеев // Научная мысль Кавказа : Приложение. — 2006. — № 15. — С. 185‒193.
7. Сергеев, А. С. Исследование и разработка методов генетического поиска для организации криптоанализа блочных криптосистем в системах управления безопасностью и защиты информации на примере стандарта шифрования DES / А. С. Сергеев // Третья Международная конференция по проблемам управления : Пленарные доклады и избранные труды. — Москва : Ин-т проблем управления, 2006. — С. 328‒335.
8. Фатхи, В. А. Исследование возможности применения алгоритма муравьиных колоний для реализации криптоанализа шифров перестановок / В. А. Фатхи, А. С. Сергеев // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2011. — Т. 11, № 1 (52). — С. 10‒20.
9. Чернышёв, Ю. О. Исследование и разработка методов генетического поиска для реализации криптоанализа алгоритма IDEA и решения основных теоретико-числовых задач криптографии / Ю. О. Чернышёв, А. С. Сергеев, Н. Н. Венцов // Вестник РГУПС. — 2009. — № 3 (35). — С. 70‒79.
10. Лебедев, В. Б. Модели адаптивного поведения колонии пчёл для решения задач на графах / В. Б. Лебедев // Известия ЮФУ. — 2012. — № 7. — С. 42‒49.
11. Лебедев, О. Б. Трассировка в канале методом муравьиной колонии / О. Б. Лебедев // Известия ЮФУ. — 2009. — № 4. — С. 46‒52.
12. The Bees Algorithm. Technical Note, Manufacturing Engineering Centre. Cardiff University, UK, 2005.
13. An IDEA based on honey bee swarm for numerical optimization, technical report. Erciyes University, Engineering Faculty. Computer Engineering Department, 2005.
14. The Bees Algorithm. — A Novel Tool for Complex Optimisation Problems. Manufacturing Engineering Centre. — Cardiff University, Cardiff CF24 3AA, UK.
15. Алгоритм пчёл для оптимизации функции [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://jenyay.net/Programming/Bees (дата обращения : 24.05.2013).
16. Алгоритм пчёл для оптимизации функции [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://lit999.narod.ru/soft/ga/index.html (дата обращения : 24.05.2013).
17. Курейчик, В. В. Роевой алгоритм в задачах оптимизации / В. В. Курейчик, Д. Ю. Запорожец // Известия ЮФУ. — 2010. — № 7 (108). — С. 28‒32.
18. Курейчик, В. М. Использование пчелиных алгоритмов для решения комбинаторных задач [Электронный ресурс] / В. М. Курейчик, А. А. Кажаров. — Режим доступа : http://archive.nbuv.gov.ua/portal/natural/ii/2010_3/AI_2010_3/6/00_Kureychik_Kazharov.pdf (дата обращения : 24.05.2013).
19. Курейчик, В. М. Применение пчелиных алгоритмов для раскраски графов / В. М. Курейчик, А. А. Кажаров // Известия ЮФУ. — 2010. — № 12 (113). — С. 7‒12.
20. Лебедев, Б. К. Размещение на основе метода пчелиной колонии / Б. К. Лебедев, В. Б. Лебедев // Известия ЮФУ. — 2010. — № 12 (113). — С. 12‒19.
21. Курейчик, В. В. Эволюционная оптимизация на основе алгоритма колонии пчёл / В. В. Курейчик, Е. Е. Полупанова // Известия ЮФУ. — 2009. — № 12 (101). — С. 41‒46.
22. Биоинспирированные методы криптоанализа асимметричных алгоритмов шифрования на основе факторизации составных чисел / А. С. Сергеев [и др.] // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2011. — Т. 11, № 9 (60). — С. 1544‒1554.
23. Чернышёв, Ю. О. Применение биоинспирированных методов оптимизации для реализации криптоанализа классических симметричных и асимметричных криптосистем / Ю. О. Чернышёв, А. С. Сергеев, Е. О. Дубров // Системный анализ в проектировании и управлении : сб. науч. трудов 16-й Междунар. науч.-практ. конф. — Санкт-Петербург, 2012. — С. 112‒122.
24. Зайцев, А. А. Обзор эволюционных методов оптимизации на основе роевого интеллекта / А. А. Зайцев, В. В. Курейчик, А. А. Полупанов // Известия ЮФУ. — 2010. — № 12 (113). — С. 7‒12.
25. Романец, Ю. В. Защита информации в компьютерных системах и сетях / Ю. В. Романец, П. А. Тимофеев, В. Ф. Шаньгин. — Москва : Радио и связь, 2001. — 376 с.
26. Основы криптографии / А. П. Алферов [и др.]. — Москва : Гелиос АРВ, 2002. — 480 с. 27. Чернышев, Ю. О. Применение алгоритма муравьиных колоний для реализации криптоанализа шифров перестановок / Ю. О. Чернышёв, А. С. Сергеев, Е. О. Дубров // Научная сессия, посвящённая Дню радио : сб. докладов 67-й Всероссийской конференции с Международным участием. — Москва, 2012. — С. 71‒75.
27. Морозенко, В. В. Генетический алгоритм для криптоанализа шифра Вижинера [Электронный ресурс] / В. В. Морозенко, Г. О. Елисеев. — Режим доступа : http://vestnik.psu.ru/ /files/articles/132_6410.p (дата обращения : 24.05.2013).
28. Городилов, А. Ю. Криптоанализ тригонометрического шифра с помощью генетического алгоритма [Электронный ресурс] / А. Ю. Городилов, А. А. Митраков. — Режим доступа : http://vestnik.psu.ru/files/articles/260_27019.p (дата обращения : 24.05.2013).
29. Городилов, А. Ю. Криптоанализ перестановочного шифра с помощью генетического алгоритма [Электронный ресурс] / А. Ю. Городилов. — Режим доступа : http://vestnik.psu.ru/ /files/articles/8_83883 (дата обращения : 24.05.2013).
Review
For citations:
Chernyshev Yu.O., Sergeyev A.S., Dybrov E.O., Ryazanov A.N. RESEARCH ON APPLICABILITY OF BIONIC TECHNIQUES OF ARTIFICIAL BEE COLONIES FOR IMPLEMENTATION OF CLASSICAL TRANSPOSITION CIPHER CRYPTANALYSIS. Vestnik of Don State Technical University. 2014;14(1):62-75. (In Russ.) https://doi.org/10.12737/3505
Views:
559
Email this article 