ГЕНЕРАЦІЯ ПСЕВДОВИПАДКОВИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ НА МІКРОКОНТРОЛЕРАХ З ОБМЕЖЕНИМИ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИМИ РЕСУРСАМИ, ДЖЕРЕЛА ЕНТРОПІЇ ТА ТЕСТУВАННЯ СТАТИСТИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ

Анотація

Традиційні алгоритми шифрування не можуть бути реалізовані на пристроях інтернету речей через їх обмежені обчислювальні ресурси. Це зумовлює необхідність в пошуку та розробці рішень для криптозахисту даних, що обробляються та передаються такими пристроями. При шифруванні даних на пристроях з обмеженими обчислювальними ресурсами можна використовувати прості алгоритми шифрування засновані на елементарних побітових операціях, таких як додавання за модулем 2 (XOR), оскільки такі операції виконуються за одну одиницю процесорного часу та не потребують складних обчислень. Недоліком таких операцій є те, що вони обернені. Тобто, знаючи ключ шифрування можна з легкістю розшифрувати повідомлення застосувавши дану операцію до шифротексту. Для забезпечення надійності таких шифрів існує необхідність в постійній генерації випадкових чисел ключа шифрування. В роботі розглядається робота лінійного конгруентного методу для створення випадкових послідовностей чисел. Для початкового значення генератора наведено декілька джерел ентропії доступної на мікроконтролерах та пропонуються алгоритми збору початкових даних за таких джерел. В якості основного джерела пропонується використання шуму з непідключених контактів аналого-цифрового перетворювача, а в якості додаткового — неініціалізовану область оперативної пам’яті мікроконтролера. Реалізовано метод генерування випадкових послідовностей із вказаними джерелами ентропії та проведено оцінку функціонування алгоритму, а саме ключової характеристики — випадковості ключа шифрування. Для оцінки використовується набір тестів NIST STS 800-22. У всіх тестах алгоритм формування випадкової послідовності показав результат згідно якого можна підтвердити гіпотезу про те, що послідовність може вважатись випадковою.