Розробка методу комбінованих операцій для підвищення ефективності блокового шифрування

Анотація

Захист інформації в режимі реального часу потребує реалізації спеціальних методів, які спрямовані на забезпечення надійних та швидких алгоритмів шифрування для захисту персональної та корпоративної інформації від несанкціонованого доступу. Зі зростанням обсягів даних і швидкістю їх обробки, важливість та актуальність розробки ефективних методів шифрування суттєво зростає. Одним із поширених, надійних та відомих алгоритмів шифрування є AES (Advanced Encryption Standard), також відомий як Rijndael, який є симетричним блоковим шифром. AES має високу ефективність та криптостійкість і підходить для опрацювання великих обсягів даних. Надійність та швидкість шифрування та дешифрування за допомогою алгоритму AES залежить від розміру ключа та даних.

В роботі пропонується вдосконалення алгоритму симетричного блокового шифрування AES для забезпечення швидшої обробки даних. Показано можливість комбінування математичних операцій, що мають схожий принцип обробки елементів. Такий підхід дозволив скоротити час обробки для шифрування та дешифрування даних порівняно з відомими реалізаціями. Проведено порівняльний аналіз практичної реалізації стандартного та оптимізованого криптоалгоритмів AES. Програмна реалізація алгоритму AES, яка базувалась на офіційній специфікації стандарту шифрування, була модифікована для зменшення часу обробки даних з умовою збереження криптографічної стійкості шифру. Загальні принципи запропонованого методу полягають у перетворенні усіх двовимірних масивів на одномірні, додаванні допоміжних таблиць для операцій ShiftRows та MixColumns, об’єднанні операцій зі схожими принципами опрацювання елементів. Результати моделювання показали, що модифікована реалізація алгоритму AES демонструє скорочення часу обробки до 50% при шифруванні та до 75% при дешифруванні даних у порівнянні з відомими результатами.