Методи та засоби проектування конфігуровних секційних операційних при-строїв для опрацювання цифрових підписів

summary

У Вступі викладено сучасний стан задачі, обґрунтовано актуальність побудови спеціалізованих комп’ютерних засобів засобів захисту інформації та опрацювання цифрових підписів, сформульовано мету та задачі досліджень, описано основні наукові результати та показано їх практичне значення, представлено зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наведено відомості про апробацію, публікації та використання результатів досліджень.

У першому розділі проведено системний аналіз сучасного стану теорії, методів та засобів проектування спеціалізованих комп’ютерів, пристроїв захисту інформації, аналіз найбільш важливих відкритих стандартів та алгоритмів, узагальнених структур спецпроцесорів (СП).

У розділі проаналізовано модель взаємозв’язку відкритих систем, на основі якої можуть бути реалізовані багаторівневі системи захисту інформації, розглянуто такі методи проектування багаторівневих систем, як декомпозиція та абстракція, методи організації комунікаційних з’єднань, методи взаємодії ЦП і СП. Також проаналізовано елементну базу для реалізації сучасних комп’ютерних систем та їх складових. Досліджено задачу маскування роботи цифрових пристроїв. Підкреслено роль методів генерації описів функціональних вузлів при проектуванні спеціалізованих комп’ютерів.

При цьому: визначено актуальність, доцільність та необхідність розроблення спеціалізованих КЗ; визначено перспективні ринки застосування спеціалізованих КЗ; проаналізовано умови експлуатації спеціалізованих КЗ; визначено необхідність розроблення КЗ, які забезпечують оброблення цифрових підписів; визначено необхідність детального аналізу математичних основ та абстрактних алгоритмів оброблення цифрових підписів для розроблення на їх основі структурних алгоритмів.

У даному розділі підкреслено роль цифрових підписів, яка постійно зростає. Показано сучасні підходи до побудови ЕЦП – використання ЕК у полях Галуа, розглянуто відомі алгоритми утворення і перевіряння ЕЦП, а також діючі стандарти. Значну увагу приділено аналізу математичних основ ЕЦП, аналізу вузлів та структурних алгоритмів виконання арифметичних операцій і методам контролю результатів обчислень у полях Галуа. Виділено найбільш працемісткі операції, які вимагають апаратної реалізації. Проаналізовано ресурси для перевіряння результатів виконання окремих операцій над елементами полів Галуа, точками ЕК,  а також результатів утворення і перевіряння ЕЦП. Зроблено висновок про необхідність розроблення додаткових засобів, які дозволяють перевіряти результати роботи проектованих пристроїв.

 В Україні використання цифрового підпису регулюється стандартом ДСТУ 4145-2002, в основу якого покладені операції над точками еліптичних кривих. Популярність цього математичного апарату обумовлена можливістю застосовування відносно невеликої довжини ключа і блоку перетворень по відношенню до інших алгоритмів. Це дає змогу при однакових апаратних витратах на реалізацію пристрою збільшити надійність цифрового підпису. Тому актуальним залишається питання мінімізації обчислювальної, апаратної, часової, структурної та програмної складностей. Хоча на сьогоднішній день стандарт дозволяє забезпечити більш ніж достатній рівень захисту, але, зважаючи на швидкий розвиток техніки і математики, актуальною також залишається необхідність його розвитку. Стандарт обмежується максимальним степенем поля 509, у той час як міжнародним стандартом  рекомендуються до використання поля в оптимальному нормальному базисі з степенем розширення основного поля до 998. Збільшення розрядності елементів, що обробляються, веде до збільшення апаратних витрат на реалізацію операційних пристроїв, наслідком чого є зменшення їхньої надійності. Тому актуальною є також задача збільшення довіри до результатів роботи операційних пристроїв шляхом виконання вбудованого контролю результатів їхньої роботи.

Проведений аналіз дозволив визначити необхідність створення нового класу комп’ютерних засобів - конфігуровних секційних операційних пристроїв для опрацювання цифрових підписів і основні задачі, які потрібно вирішити для розв’язання цієї актуальної науково-прикладної задачі.

Другий розділ присвячено обґрунтуванню вибору напряму досліджень, у ньому наведено методи вирішення поставлених задач, визначено загальну методику проведення досліджень.

За основу для проведення досліджень взято модель взаємозв’язку відкритих систем. За цією моделлю спеціалізовані комп’ютерні засоби, спецпроцесори, представлено як функціональні канали, які мають багаторівневу багатозадачну структуру (рис. 1).

У розділі викладено основні результати аналізу умов використання та вимог до конфігуровних секційних операційних пристроїв для опрацювання цифрових підписів на основі еліптичних кривих, на їх основі сформульовано загальні вимоги до конфігуровних секційних операційних пристроїв для опрацювання цифрових підписів на основі еліптичних кривих. Сформульовані вимоги дозволили визначити загальну методику проведення дисертаційних досліджень.