Очиқ кодли операцион тизимларда шифрлаш ва архивлашни ташкил этиш

SIMSIZ SENSOR TARMOQLARDA YENGIL KRIPTOGRAFIK ALGORITMLAR


Mardiyev U.R. (TATU, katta o’qituvchi)

Bizning dunyomiz simsiz tarmoqlar orqali raqamli ma'lumotlarning ulkan jamlanmasiga aylanib bormoqda. Uchinchi ming yillikning boshidan beri simsiz sensorli tarmoqlar harbiy, sanoat va ilmiy-tadqiqot tashkilotlarining e'tiborini o'ziga tortdi. Simsiz tarmoqlar orqali uzatiladigan ma'lumotlarning ham xavfsizligini ta'minlash kerak va bu o’z navbatida ancha murakkab vazifalardan biri hisoblanadi. Bundan tashqari, simsiz sensor tarmoq tugunlari batareya quvvati, hisoblash operatsiyalari va kam xotira kabi resurslardan chegaralangan bo’ladi. Elliptik egri chiziqli kriptografiya simsiz sensor tarmoq uchun eng mos algoritmdir, chunki u minimal kalit o'lchamlari, tezroq hisob-kitoblar, qisqartirilgan hisoblash quvvati, minimal xotira maydoni va kam quvvat sarfi bilan yaxshi xavfsizlikni ta'minlaydi. Ushbu maqolada simsiz sensor tarmoqlarda qo’llaniladigan kriptografik algoritmlar bayoni keltirilgan.

Simsiz sensor tarmog'ini (WSN) - atrof muhitni sezadigan va boshqara oladigan ko'plab sensorli tugunlardan iborat bo’lgan tarmoq sifatida tavsiflash mumkin. Ushbu tugunlar simsiz aloqa orqali o'zaro bog'langan bo’ladi. Ushbu tugunlardagi sensorlar muayyan dastur maqsadlariga erishish uchun atrof-muhitdan ma'lumotlarni o'lchaydilar, bu o'lchangan qiymatlar yig'iladi va shlyuz tuguniga yuboriladi [1]. WSN sensorli interfeys, xotira, protsessor bloki, antenna hamda quvvat manbai bilan birga chastota qabul qiluvchi qurilmani o’z ichiga oladi. WSN asosan harbiy, ekologik va tijorat maqsadlarida qo'llaniladi [2].
Simsiz sensor tarmoqlarda talab qilinadigan eng muhim xavfsizlik xizmatlari maxfiylik, ichonch (yaxlitlik, autentifikatsiya), rad etmaslik (raqamli imzo, ruhsatlarni boshqarish) va foydalanuvchanlik hisoblanadi. Kriptografiya ushbu sohada talab qilinadigan xavfsizlik xizmatlarining ko'pchiligini ta’minlab berishi mumkin.
Yengil kriptografik algoritmlar asosan ikki turga bo’linadi: simmmetrik va assimetrik algoritmlarga. Yengil simmetrik algoritmlar o’z navbatida yengil blokli shifrlar (LWBC) hamda yengil oqimli shifrlarga bo’linadi (LWSC). Assimetrik kriptotizimlarga elliptik egri chiziqlarga asoslangan algoritmlar kiradi.
Blokli shifrlash - bu simmetrik shifrlash bo'lib, unda bir vaqtning o'zida ma'lumotlarning to'liq bloki qayta ishlanadi. Yengil blokli shifrlarda ikki xil turdagi tarmoqlar qo'llaniladi: SP tarmoqlar (SPN) va Feistel tarmoqlar (FN). Feistel strukturasi ham shifrlash, ham shifrni ochish uchun bir xil sxemaga ega bo‘lishi uchun mo‘ljallangan, bu esa xarajatlarni kamaytiradi. Feistel tuzilmalari shifrlash va shifrni ochish protseduralari uchun bir xil dastur kodidan foydalanadi, bu esa past xotira talablarini ta'minlaydi [3]. SPN kalit jadvalisiz tezroq ishlaydi, ammo bu tizimni hujumga qarshi himoyasiz qoldiradi. SPN strukturasi past ishlash talablari, shuningdek, kam quvvat sarfi tufayli xavfsizlik uchun ko'proq mos keladi. Kalit o'lchami, blok o'lchami, tuzilish turi va shifrlash/rasshivrovkalash davrlari soni yengil blokli shifrlarni baholashning asosiy omillari hisoblanadi. Yengil kriptogafik algoritmlar uchta muammoni hal qilish talabi qo’yiladi: minimal xotira, kam quvvat iste'moli va xavfsizlikning yetarli bo’lishi [4]. Yengil kriptografik algoritmlar, 64 va 128 bitli odatdagi blok o'lchamlari bilan solishtirganda blok hajmi 32-64 bit bo'lishi kerakligini tavsiya qilinadi [5].
Oqim shifrlash - bu ma'lumotlarni bitma-bit shifrlaydigan va rasshifrovkalaydigan yengil simmetrik kriptografik algoritmlarning yana bir toifasi hisoblanadi. Oqimli shifrlash blokli shifrlarga qaraganda soddaroq hamda tezkorroqdir. Ushbu shifr teskari aloqali chiziqli surish registrlari (LFSR) va teskari aloqali chiziqli bo’lmagan surish registrlari (NLFSR) yordamida ishlab chiqilgan. Ular WSN tarmoqlarda, mobil telefonlar va boshqalarda keng qo'llaniladi. Oqimli shifrlar boshqa shifrlarga qaraganda, hisoblashda kerak bo’ladigan resursga bo’lgan talabning kamligi va tezkorligi uchun ishlatiladi.
WSN tarmoqlarini himoya qilish uchun elliptik egri chiziqli kriptografiya (ECC) kabi assimetrik shifrlardan ham foydalaniladi. ECC autentifikatsiya va maxfiylikni ta'minlaydi. Asimmetrik shifrlar kattaroq kalit hajmi va katta xotira sarfidan foydalanadi, bu esa IoT xavfsizligi nuqtai nazaridan bu shifrni kamroq qo’llanilishiga sabab bo’ladi. ECC ni RSA bilan solishtirganda bir xil xavfsizlik darajasiga erishish uchun kichikroq kalit hajmidan foydalanadi. El-Gamal va Diffie-Hellmanning asosiy algoritmlari WSN tizimlari xavfsizligini ta'minlashi mumkin. AES 8-bitli mikrokontrollerlarda ECC dan 100-1000 marta tezroq. ECC hozirda WSN tizimlarida xavfsizlikni ta’minlash uchun eng mashhur algoritmlardandir.