АРХІТЕКТУРА RSA-CRT З ПОДВІЙНИМ ЗАХИСТОМ КАНАЛУ ЗВ'ЯЗКУ ТА СТІЙКІСТЮ ДО ІН'ЄКЦІЇ ПОМИЛОК У МОДУЛЬНІ ЗАЛИШКИ

Анотація

Зростання складності кіберзагроз, а також вразливість криптографічних пристроїв до ін'єкції помилок і впливу завад у каналах зв'язку зумовлюють необхідність розроблення комплексних відмовостійких архітектур криптографічного захисту. Незважаючи на те, що алгоритм RSA-CRT забезпечує суттєве прискорення виконання операцій модульного піднесення до степеня завдяки використанню Китайської теореми про залишки, він залишається вразливим до атак типу fault injection, за яких навіть одинична індукована помилка може призвести до компрометації закритого ключа або порушення коректності криптографічних обчислень. Додатковою проблемою є забезпечення цілісності даних під час їх передавання каналами зв'язку, що працюють в умовах випадкових і пакетних помилок.

У роботі запропоновано архітектуру RSA-CRT із подвійним захистом, яка поєднує механізми забезпечення цілісності криптографічних обчислень та корекції помилок під час передавання даних. Перший рівень захисту реалізовано на основі надлишкової системи залишкових класів, що містить три інформаційні та два надлишкові модулі. Запроваджена надлишковість забезпечує можливість виявлення, локалізації та виправлення помилкових модульних залишків шляхом реконструкції результату за процедурою більшості без порушення властивої системі залишкових класів паралельності обчислень. Другий рівень захисту реалізовано за допомогою кодів Reed–Solomon над полем Галуа , які забезпечують виявлення та виправлення випадкових і пакетних помилок, що виникають у каналі зв'язку до початку криптографічної обробки інформації. Розроблено програмний прототип та проведено серію експериментальних досліджень в умовах одночасної дії завад каналу зв'язку та індукованих помилок у процесі виконання модульних арифметичних операцій RSA-CRT. Результати моделювання підтвердили можливість успішного виправлення помилок передавання даних і локалізації помилкових модульних залишків без повторного виконання криптографічних обчислень. Запропонована архітектура розширює можливості традиційної реалізації RSA-CRT шляхом інтеграції двох взаємодоповнювальних механізмів захисту, що функціонують на різних етапах опрацювання інформації. Такий підхід забезпечує комплексний захист як даних, що передаються каналом зв'язку, так і результатів криптографічних обчислень, що робить запропоноване рішення перспективним для застосування у вбудованих системах, кіберфізичних системах, промислових контролерах та інших інформаційно-керувальних системах, у яких висуваються підвищені вимоги до надійності та безпеки реалізації криптографічних алгоритмів.