ТЕНДЕНЦІЇ ПІДВИЩЕННЯ КРИПТОГРАФІЧНОЇ МІЦНОСТІ СИМЕТРИЧНИХ БЛОКОВИХ ШИФРІВ У КОНТЕКСТІ СУЧАСНОГО РОЗВИТКУ КРИПТОСИСТЕМ
Ключові слова:
симетричне шифрування, блокові шифри, мережа Файстеля, S-DES, S-бокси, криптографічна стійкість, AES, полегшені шифри, Інтернет речей, SOG-ISАнотація
У статті розглядається поєднання аналітичних та прикладних підходів до вдосконалення симетричних блокових шифрів у світлі сучасних тенденцій розвитку криптографічних систем. У дослідженні аналізуються сучасні стандарти та рекомендації SOG-IS, що визначають основні напрямки еволюції симетричних алгоритмів, такі як перехід від застарілих схем на основі алгоритму Файстеля до оптимізованих структур (AES, полегшені блокові шифри для Інтернету речей). Використовуючи модифіковану версію шифру Simple-DES (S-DES), у статті пропонується метод підвищення криптографічної стійкості без зміни довжини ключа або блоку. Основні вдосконалення полягають у вдосконаленій конструкції S-боксів та їх динамічному виборі на основі графа ключів. Результати порівняльного аналізу демонструють значне підвищення стійкості до брут-форс-аналізу та диференціального криптоаналізу порівняно зі стандартним S-DES, зберігаючи при цьому низьку обчислювальну складність. Проведене дослідження підтверджує актуальність використання навчальних та експериментальних моделей, таких як S-DES, для вивчення сучасних методів підвищення безпеки симетричних шифрів, що має практичне значення для прототипування та легких реалізацій у системах Інтернету речей.
Посилання
1. Stallings, W. (2014). Cryptography and network security: Principles and practice (6th ed.). Pearson Education. URL: https://www.uoitc.edu.iq/images/documents/informatics-institute/Competitive_exam/Cryptography_and_Network_Security.pdf.
2. Schneier, B., Kelsey, J., Whiting, D., Wagner, D., & Hall, C. (1998). On the Twofish key schedule. In Selected Areas in Cryptography (pp. 27–42). Springer. https://doi.org/10.1007/3-540-48892-8_3.
3. Schneier, B. (1998). Cryptographic design vulnerabilities. Computer, 31(9), 29–33. https://doi.org/10.1109/2.708447.
4. Blaze, M., & Schneier, B. (1995). The MacGuffin block cipher algorithm. In B. Preneel (Ed.), Fast Software Encryption: FSE '94 (pp. 97–110). Springer. https://doi.org/10.1007/3-540-60590-8_8.
5. Daemen, J., & Rijmen, V. (2020). The design of Rijndael: The Advanced Encryption Standard (AES) (2nd ed.). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-662-60769-5.
6. Banik, S., Bogdanov, A., Isobe, T., Shibutani, K., Hiwatari, H., Akishita, T., & Mori, K. (2015). Midori: A block cipher for low energy. In Advances in Cryptology – ASIACRYPT 2015 (pp. 411–436). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-662-48800-3_17.
7. Al-Nofaie, S. M., Sharaf, S., & Molla, R. (2025). Design trends and comparative analysis of lightweight block ciphers for IoTs. Applied Sciences, 15(14), 7740. https://doi.org/10.3390/app15147740.
8. Knudsen, L. R. (1994). Block ciphers: Analysis, design and applications (DAIMI Report Series No. 23/485). University of Aarhus. https://doi.org/10.7146/dpb.v23i485.6978.
9. Luzhetskyi, V. A., & Ostapenko, A. V. (2013). Analiz alhorytmiv symetrychnoho blokovoho shyfruvannia [Analysis of symmetric block cipher algorithms]. ITKI, 25(3).
10. Kuznetsov, O. O., Oliinykov, R. V., Horbenko, Yu. I., Pushkarov, A. I., Dyrda, O. V., & Horbenko, I. D. (2014). Obgruntuvannia vymoh, pobuduvannia ta analiz perspektyvnykh symetrychnykh kryptoperetvoren na osnovi blochnykh shyfriv [Substantiation of requirements, construction and analysis of перспективних symmetric cryptographic transformations based on block ciphers]. Visnyk Natsionalnoho universytetu “Lvivska politekhnika”, 124–141.https://science.lpnu.ua/sites/default/files/journal-paper/2017/nov/6634/21-124-141.pdf.
11. Hryshchuk, R., & Hryshchuk, O. (2025). Otsiniuvannia kryptostiikosti kryptosystemy Fredholma: metodolohiia ta analiz rezultativ [Evaluation of the cryptographic strength of the Fredholm cryptosystem: Methodology and analysis of results]. Kiberbezpeka: osvita, nauka, tekhnika, 1(29), 748–761. https://doi.org/10.28925/2663-4023.2025.29.935.
12. Jiang, X., Lakhno, V., Sahun, A., & Mamchenko, S. (2024). Development of a symmetric cryptographic differential distinguisher based on deep learning. Cybersecurity: Education, Science, Technique, 2(26), 123–139. https://doi.org/10.28925/2663-4023.2024.26.674.
13. Gargiulo, J. (2002, July 25). S-Box modifications and their effect in DES-like encryption systems (GSEC v1.4, Option 1). GIAC. https://www.giac.org/paper/gsec/2048/s-box-modifications-effect-des-like-encryption-systems/103534.
14. Shawky, N., Ahmed, I., & Ibrahim, A. (2023). S-box modification for the block cipher algorithms. Przegląd Elektrotechniczny, 99(4), 47–50. https://doi.org/10.15199/48.2023.04.48.
15. Ministerstvo ekonomichnoho rozvytku i torhivli Ukrainy. (2009). DSTU GOST 28147:2009. Systema obrobky informatsii. Zakhyst kryptohrafichnyi. Alhorytm kryptohrafichnoho peretvorennia (GOST 28147-89). Kyiv: DP «UkrNDNTs». https://online.budstandart.com/ua/
catalog/doc-page.html?id_doc=55943.
16. Ministerstvo ekonomichnoho rozvytku i torhivli Ukrainy. (2014). DSTU 7624:2014. Informatsiini tekhnolohii. Kryptohrafichnyi zakhyst informatsii. Alhorytm symetrychnoho blokovoho peretvorennia. Kyiv: DP «UkrNDNTs», 2014. https://online.budstandart.com/
ua/catalog/doc-page?id_doc=65314.
17. National Institute of Standards and Technology. (2001). Advanced Encryption Standard (AES) (NIST FIPS 197). U.S. Department of Commerce. https://doi.org/10.6028/NIST.FIPS.197. https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=901427 (Accessed December 4, 2025).
18. SOG-IS Crypto Working Group. (2023). SOGIS agreed cryptographic mechanisms (Version 1.3). SOG-IS. https://www.sogis.eu/documents/cc/crypto/SOGIS-Agreed-Cryptographic-Mechanisms-1.3.pdf.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Інформаційні технології в економіці та природокористуванні
TЦя робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
