sapiСистемный анализ и прикладная информатика«System analysis and applied information science»2309-49232414-0481Belarusian National Technical University10.21122/2309-4923-2017-2-54-60sapi-165Research ArticleЗащита информацииInformation securityАЛГОРИТМ ХЕШИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ДВУМЕРНЫХ ХАОТИЧЕСКИХ ОТОБРАЖЕНИЙHASHING ALGORITHM BASED ON TWO-DIMENSIONAL CHAOTIC MAPPINGSСидоренкоА. В.SidorenkoA. V.sidorenkoa@yandex.ruШакинкоИ. В.ShakinkoI. V.Белорусский государственный университетБеларусьBelarusian State UniversityBelarus201707082017025460Copyright © Сидоренко А.В., Шакинко И.В., 20172017Сидоренко А.В., Шакинко И.В.Sidorenko A.V., Shakinko I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sapi.bntu.by/jour/article/view/165

Предложен алгоритм хеширования на основе динамического хаоса. Благодаря использованию хаотических отображений, алгоритм является необратимым, а поиск двух сообщений с одинаковыми хеш-значениями становится вычислительно затруднительным. Предлагаемый алгоритм включает в себя следующие этапы: выбор значений переменных и параметров двумерных хаотических отображений; реализацию итераций хаотических отображений с добавлением элементов исходного сообщения к переменным; реализацию итераций хаотических отображений без добавления элементов исходного сообщения к переменным; формирование хешзначения. Предлагается формировать два хеш-значения h1 и h2, в которых используется различный порядок переменных. Результирующее хеш-значение получается при применении операции «сложение по модулю два» к хеш-значениям h1 и h2. Проведено тестирование предлагаемого алгоритма. Из полученных данных следует, что для рассматриваемого алгоритма характерен лавинный эффект. Статистические характеристики последовательности, сформированной из хеш-значений, схожи со статистическими характеристиками последовательности, значения элементов которой получены случайным образом, что свидетельствует о работоспособности предлагаемого алгоритма. Вычислительный эксперимент проведен с использованием отображений Чирикова, «Кота Арнольда», Эно. Установлено, что для сообщений с размером превышающим 4 Кб, при использовании отображений Эно и «Кот Арнольда» предлагаемый алгоритм справляется с задачей более чем на 20% быстрее, чем алгоритм «Keccak». Предлагаемый алгоритм хеширования может быть использован при решении задач контроля целостности данных при передаче информации в современных телекоммуникационных системах.

A new hashing algorithm based on dynamic chaos is proposed. Owing to the use of chaotic mappings, this algorithm is irreversible and a search for two messages with identical hash-values becomes computationally difficult. The proposed algorithm consists of the stages: selection of the variables and of the parameters of two-dimensional chaotic mappings; realization of iterations of the chaotic mappings with the addition of the original-message elements to the variables; realization of iterations of the chaotic mappings without the addition of the original-message elements to the variables; the hash-value formation. The formation of the two hash-values h1 and h2realized with different orders of the variables. The resultant hash-value is obtained by the modulo-2 addition operation applied to the hash-values h1 and h2. The proposed algorithm has been tested. It has been found that this algorithm is characterized by the avalanche effect. The statistical characteristics of the sequence formed of hash-values are identical to those of the sequence with the randomly obtained values of the elements, pointing to the adequate performance of this algorithm. The computational experiment has been realized using the Chirikov, «Arnold’s cat» and Henon maps. It is demonstrated that, with the use of Henon and «Arnold’s cat» maps for the messages exceeding 4 KB, the proposed algorithm outperforms «Keccak» algorithm, being faster by 20% and more.

The proposed hashing algorithm may be used in solving the problems of data integrity in modern telecommunication systems.

динамический хаосхаотическое отображениехешированиецелостность данныхинформационная безопасностьdynamic chaoschaotic mappinghashingdata integrityinformation securityReferencesКриптология: учебник / Ю. С. Харин [и др.]. – Минск: БГУ, 2013. – 511 с.Cryptology: textbook / Yu. S. Kharin [et al.]. – Minsk: BSU, 2013. – 511 p.Sobti, R. Cryptographic hash functions: a review / R. Sobti, G. Geetha // International journal of computer science issues. – 2012. – Vol. 2, № 2. – P. 461–479.Sobti, R. Cryptographic hash functions: a review / R. Sobti, G. Geetha // International journal of computer science issues. – 2012. – Vol. 2, № 2. – P. 461–479.Птицын, Н. Приложение теории детерминированного хаоса в криптографии / Н. Птицын. – М: МГТУ им. Н. Э. Баумана – 2002. – 80 с.Pticyn, N. Deterministic chaos theory application to cryptography / N. Pticyn. – Moscow: Bauman MSTU – 2002. – 80 p.One-Way hash function based on cascade chaos / F. Xiang [et al.] // The open cybernetics & systemics journal. – 2015. – Vol. 9. – P. 573–580.One-Way hash function based on cascade chaos / F. Xiang [et al.] // The open cybernetics & systemics journal. – 2015. – Vol. 9. – P. 573–580.SHA-3 Standard: Permutation-Based Hash and Extendable-Output Functions: FIPS 202. – Publ. 2015-08-01. – Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology, 2015. – 29 p.SHA-3 Standard: Permutation-Based Hash and Extendable-Output Functions: FIPS 202. – Publ. 2015-08-01. – Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology, 2015. – 29 p.Мао, В. Современная криптография: теория и практика / В. Мао (под ред. Клюшиной Д. А.). – М: издательский дом Вильямс – 2005. – 768 с.Мао, W. Modern Cryptography: Theory and Practice / W. Мао (edited by Kljushina D. А.). – Moscow: Williams Publishing House. – 2005. – 768 p.On the interpretation of results from the NIST statistical test suite / M. Sys [et al.] // Romanian Journal of information science and technology. – 2015. – Vol. 18, № 1. – P. 18–32.On the interpretation of results from the NIST statistical test suite / M. Sys [et al.] // Romanian journal of information science and technology. – 2015. – Vol. 18, № 1. – P. 18–32.Fog, A. Instruction tables: Lists of instruction latencies, throughputs and micro-operation breakdowns for Intel, AMD and VIA CPUs [Electronic resource] / A. Fog. – Technical University of Denmark, 2016. – Mode of access: http://www.agner.org/optimize/instruction_tables.pdf. – Date of access: 27.03.2017.Fog, A. Instruction tables: Lists of instruction latencies, throughputs and micro-operation breakdowns for Intel, AMD and VIA CPUs [Electronic resource] / A. Fog. – Technical University of Denmark, 2016. – Mode of access: http://www.agner.org/optimize/instruction_tables.pdf. – Date of access: 27.03.2017.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.