NAU Harvester System
Testing pseudorandom number sensors built in smart cards
Наукові журнали Національного Авіаційного Університету
View Archive Info| Field | Value | |
| Title |
Testing pseudorandom number sensors built in smart cards
Тестування датчиків псевдовипадкових чисел, вбудованих в смарт-карти |
|
| Creator |
Поперешняк, Світлана Володимирівна; Київський національний університет імені Тараса Шевченка
|
|
| Subject |
Information Technology
Smart cards; algorithms; multidimensional statistics; random sequences; s-chains; cryptography; pseudorandom sequence; statistical testing UDC 519.212.2:681.51: 621.317 Інформаційні технології, кібербезпека смарт-карти; алгоритми; багатовимірної статистики; випадкові послідовності; s-ланцюжки; криптографія; псев-довипадкова послідовність; статистичне тестування УДК 519.212.2:681.51: 621.317 |
|
| Description |
This article explores randomness and how general purpose computers generate it. It also discusses the security requirements that a pseudo-random number generator must satisfy for use in cryptographic applications. And also special attention is paid to the known and new methods of testing random bit sequences. Analyzing the effectiveness of pseudo-random sequence generators is a pressing problem for smart cards when using more advanced methods of encryption and information protection. The available methods show low flexibility and versatility in the means of finding hidden patterns in data. To solve this problem, it is proposed to use algorithms based on multivariate statistics. These algorithms combine all the advantages of statistical methods and are the only alternative for analyzing short and medium-length sequences. The paper considers the scheme of operation of pseudo-random number generators in limited devices. The main requirements for modern smart cards are highlighted. A criterion for checking the randomness of bit sequences of small length (up to 100 bits) is proposed. This approach is appropriate for testing a lightweight pseudo-random number generator in devices with certain resource constraints. The paper presents the compatible distributions of the number of 2-strings and the number of 3-strings of a fixed form of a random bit sequence, which make it possible to carry out a statistical analysis of local sections of this sequence. A possible application of the obtained formulas can be to test the hypothesis of the randomness of the arrangement of zeros and ones in a (0, 1) -sequence of finite length. Research has shown that even with limited resources and a limited entropy environment like a smart card, good quality pseudo-random sequences can be created that can satisfy all the requirements for pseudo-random number generators, even those used for general purpose computers. In the work, the set of statistical tests was expanded to include other tests that are not included in the statistical set of NIST tests, and to analyze the work of the proposed algorithms. The paper presents algorithms for testing a pseudo-random sequence using multivariate statistics to illustrate their possible application in a smart card environment.
У статті досліджено проблему випадковості та генерування її комп’ютерами загального призначення. Розглянуто вимоги безпеки, яким повинен задовольняти генератор псевдовипадкових чисел для використання в криптографічних програмах. Особлива увага приділяється відомим та новим методам тестування випадкових бітових послідовностей. Аналіз ефективності генераторів псевдовипадкових послідовностей є нагальною проблемою смарт-карт за умов використання більш досконалих методів шифрування та захисту інформації. Наявні способи показують низьку гнучкість та універсальність у засобах знаходження прихованих шаблонів у даних. Для вирішення цієї проблеми запропоновано використовувати алгоритми на основі багатовимірних статистик. Дані алгоритми поєднують усі переваги статистичних методів та є єдиною альтернативою для аналізу послідовностей короткої та середньої довжини. В статті розглянуто схему функціонування генераторів псевдовипадкових чисел в обмежених пристроях. Виділено основні вимоги до сучасних смарт-карт. Запропоновано критерій для перевірки на випадковість бітових послідовностей невеликої довжини (до 100 біт). Даний підхід доцільно використовувати для тестування полегшеного генератора псевдовипадкових чисел в пристроях з певними обмеженнями на ресурси. В роботі наведено сумісні розподіли числа 2-ланцюжків і числа 3-ланцюжків фіксованого виду випадкової бітової послідовності які дозволяють проводити статистичний аналіз локальних ділянок цієї послідовності. Можливим застосуванням отриманих формул може бути перевірка гіпотези випадковості розташування нулів і одиниць в (0, 1)-послідовний скінченної довжини. Дослідження показало, що навіть при обмежених ресурсах та обмеженому середовищем, пов’язаному з ентропією, як смарт-карта, можна створити псевдовипадкові послідовності хорошої якості, які можуть задовольнити всі вимоги до генераторів псевдовипадкових чисел, навіть ті, які використовуються для комп’ютерів загального призначення. В роботі було розширено набір статистичних тестів, щоб включити інші тести, які не включені до статистичного набору NIST, і проаналізувати, чи реалізовані алгоритми їх задовольняють чи ні. В роботі наведено алгоритми для тестування псевдовипадкової послідовності з використанням багатовимірних статистик, щоб проілюструвати їх можливе застосування у середовищі смарт-карт.рт |
|
| Publisher |
National Aviation University
|
|
| Contributor |
—
— |
|
| Date |
2020-11-01
|
|
| Type |
—
— — |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/SBT/article/view/14934
10.18372/2310-5461.47.14934 |
|
| Source |
Наукоємні технології; Том 47, № 3 (2020); 359-369
Science-based technologies; Том 47, № 3 (2020); 359-369 Наукоемкие технологии; Том 47, № 3 (2020); 359-369 |
|
| Language |
uk
|
|