Версия для слабовидящих: Вкл Выкл Изображения: Вкл Выкл Размер шрифта: A A A Цветовая схема: A A A A
12+
Закрыть
Авторизация

Теория передачи и защиты информации

1. Название научной школы

Теория передачи и защиты информации

2. Руководитель научной школы

проф. д.т.н. Борис Яковлевич Рябко

3. Базовые организации научной школы

  • Лаборатория информационных систем и защиты информации Института вычислительных технологий СО РАН
  • Кафедра прикладной математики и кибернетики СибГУТИ
  • Научно-образовательный центр «Информационные технологии»

4. Члены коллектива научной школы 

  • д.т.н., профессор Рябко Б. Я. (ИВТ СО РАН)

  • д.т.н., профессор Фионов А. Н. (СибГУТИ)

  • к.т.н., доцент Бах О. А. (СибГУТИ)

  • к.т.н. Лысяк А. С. (ЦФТ)

  • к.т.н., доцент Мачикина Е. П. (СибГУТИ)

  • к.т.н. Нечта И. В. (СибГУТИ)

  • к.т.н., доцент Перцев И. В. (СибГУТИ)

  • к.т.н. Ракитский А. А. (СибГУТИ)

  • к.т.н., доцент Ситняковская Е. И. (СибГУТИ)

  • к.т.н., доцент Янченко (Курапова) Е. В. (СибГУТИ)

5. Основные направления исследований

5.1. Построение безусловно стойких систем защиты информации

Большинство практически используемых в настоящее время систем защиты информации обладают лишь вычислительной стойкостью. Это означает, что их в принципе можно взломать, но алгоритмы взлома оказываются слишком трудоемкими. Проблема в том, что нет строгих доказательств того, что эффективные алгоритмы взлома не существуют – быть может, их просто пока не удалось найти. В противоположность таким системам, безусловно стойкие системы защиты информации не могут быть взломаны даже при неограниченных вычислительных возможностях противника, что строго доказывается на основе теоретико-информационном уровне. Коллективом научной школы разработаны методы построения безусловно стойких шифров для сообщений, порожденных широким классом источников информации (включая марковские источники с неизвестной статистикой). В последние годы руководителем школы получены теоретические оценки границ безусловной стойкости для шифра Вернама с несовершенным ключом и для шифров с бегущим ключом, позволяющие гарантировать их стойкость при практическом использовании. Также на основе теоретико-информационного подхода разработаны методы построения совершенных стеганографических систем.

5.2. Статистическое тестирование последовательностей, криптоанализ и стегоанализ

Коллективом научной школы создан класс статистических тестов, основанных на методах кодирования источников, более сильных, чем многие известные ранее тесты, в частности 16 тестов, предложенных Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST), что было продемонстрировано как теоретически, так и экспериментально. На основе этих тестов были разработаны атаки различения на потоковые шифры и градиентная статистическая атака на блоковые шифры. Данные атаки позволили выявить слабые стороны нескольких известных криптографических алгоритмов. На основе идей теории информации были разработаны новые методы решения задач математической статистики и стегоанализа, продемонстрировано их превосходство над ранее известными методами.

5.3. Прогнозирование временных рядов и классификация

Идеи и методы теории информации были применены для решения задачи прогнозирования (предсказания). Руководителем научной школы был разработан, а его учениками практически применен асимптотически оптимальный метод прогнозирования последовательностей, порождаемых стационарными эргодическими источниками (т.н. R-мера). На основе этого метода были построены прогнозы параметров солнечной активности, приливов-отливов, некоторых экономических индексов, имеющие меньшую ошибку, чем ранее известные, в т.ч. специализированные, методы. Методы, основанные на сжатии данных, были применены для решения задачи классификации. В частности, была построена эффективная система автоматической (без участия) человека классификации научных текстов по отраслям знаний.

5.4. Разработка новых подходов к оцениванию производительности компьютеров и сетей

Введены понятия вычислительной способности (для компьютеров) и загрузочной способности (для сетей), базирующиеся на теоретико-информационных идеях. Вычислительная способность определяется через число различных задач, которые могут быть решены за единицу времени (по аналогии с пропускной способностью канала, которая определяется через количество различных сообщений, которые могут быть переданы за единицу времени). В ряде работ коллектива школы было показано, что при сравнении различных процессоров и архитектур данная характеристика ведет себя подобно бенчмаркам, но имеет то преимущество, что может быть вычислена теоретически, без построения модели или физического устройства. Аналогичный подход был применен и к сетям, таким как сети доставки контента (CDN), для оптимизации распределения файлов по кеширующим серверам.

5.5. Классические задачи кодирования источников

В рамках работ руководителя школы и его учеников были разработаны методы кодирования источников (сжатия данных), широко применяющиеся в современных архиваторах. Это методы «Стопка книг», «Дважды универсальное кодирование», быстрый адаптивный код, метод мнимого скользящего окна, методы сжатия для низкоэнтропийных источников, для источников с большими алфавитами и др.

6. Основные публикации

  • Boris Ryabko, Jaakko Astola, Mikhail Malyutov. Compression-Based Methods of Statistical Analysis and Prediction of Time Series. Springer International Publishing Switzerland, 2016.

  • Lysyak A., Ryabko, B. Time Series Prediction Based on Data Compression Methods. Problems of Information Transmission, 2016, 52(1), pp. 92-99. 

  • Ryabko, B. The Vernam Cipher Is Robust to Small Deviations from Randomness. Problems of Information Transmission, 2015, 51(1), pp. 82-86. 

  • Boris Ryabko, An information-theoretic approach to estimate the capacity of processing units. Performance Evaluation, 69 (2012) pp. 267-273

  • Boris Ryabko, On the efficiency and capacity of computers. Applied Mathematics Letters, v. 25 (2012), pp. 398 - 400

  • Pristavka, Pavel; Ryabko, Boris Experimental investigation of the efficiency of universal measures based forecasting methods. Problems of Redundancy in Information and Control Systems (RED), 2012 XIII International Symposium on , Page(s): 62 - 64.

  • Rakitskiy, Anton; Ryabko, Boris; Fionov, Andrey . Evaluation of computer capacity for P5 intel processors. Problems of Redundancy in Information and Control Systems (RED), 2012 XIII International Symposium on , Page(s): 70 - 73

  • Ryabko, Boris; Fionov, Andrey. Estimating the performance of computer systems through computer capacity. Problems of Redundancy in Information and Control Systems (RED),
    2012 XIII International Symposium on , Page(s): 74 - 77

  • B. Ryabko. Compression-Based Methods for Nonparametric Prediction and Estimation of Some Characteristics of Time Series. IEEE Transactions on Information Theory, VOL. 55, NO. 9, 2009, pp. 4309-4315.

  • N. Usotskaya, B. Ryabko, Applications of information-theoretic tests for analysis of DNA sequences based on Markov chain models. Computational Statistics and Data Analysis. V.53, Issue 5 (March 2009) pp. 1861-1872, 2009

  • Nechta, B. Ryabko, A. Fionov. Stealthy Steganographic Methods for Executable Files. In: Proceedings, XII INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON PROBLEMS OF REDUNDANCY IN INFORMATION AND CONTROL SYSTEMS, 2009, pp.191-195.

  • B.Ryabko, A.Fionov, K. Eltysheva, I. Nechta, Y.Soldatova, M. Zhilkin. Information-Theoretic Approaches to Steganography: Latest Achievements. In: Proceedings, XII INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON PROBLEMS OF REDUNDANCY IN INFORMATION AND CONTROL SYSTEMS, 2009, 196-197.

  • 63. Boris Ryabko, Jaakko Astola and Alex Gammerman. Adaptive Coding and Prediction of Sources With Large and Infinite Alphabets. IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY, VOL. 54, NO. 8,2008, pp.3808-3813.

  • A.Fionov, B.Ryabko. Simple ideal steganografic systems for containers with known statistics. XI International Symposium on Problems of Redundancy in Information and Control Systems, Saint-Petersburg, 2007, Proceedings, pp. 184-188.

  • B.Ryabko, V.Monarev, Yu.Shokin. A New Type of Attacks on Block Ciphers. Problems of Information Transmission, 2005, v.41, n.4, pp. 385-394.

  • B.Ryabko, A. Fionov. Basics of Contemporary Cryptography for IT Practitioners. World Scientific Publishing Co., 2005.

  • B.Ryabko, V.Monarev. Experimental Investigation of Forecasting Methods Based on Data Compression Algorithms. Problems of Information Transmission, 2005, v.41, n.1, pp. 65-69.

  • B. Ryabko, V. Monarev. Using information theory approach to randomness testing. Journal of Statistical Planning and Inference,2005, v. 133, n.1, pp. 95-110.

  • B. Ya. Ryabko, V. S. Stognienko, Yu. I. Shokin. A new test for randomness and its application to some cryptographic problems. Journal of Statistical Planning and Inference, 2004, v. 123, n. 2 pp. 365-376.

  • B.Ryabko, A.Pestunov. "Book Stack" as a New Statistical Test for Random Numbers. Problems of Information Transmission, 2004, v.40, n.1, pp. 66-71.

  • Ryabko, B.Y.; Matchikina, E. Fast and efficient construction of an unbiased random sequence.
      IEEE Transactions on Information Theory, V.46,n.3,2000 p.1090 -1093.

  • Ryabko, B. Ya. A simply realizable ideal cryptographic system. Problems of Information Transmission, 36 (2000), no. 1,pp. 90--95.

  • Ryabko, B. Ya.; Sharova, M. P. Fast coding of low-entropy sources. IEEE Transactions on Information Theory, V. 45,# 7 , Nov. 1999, pp. 2612 -2615.

  • Ryabko, B. Fionov,A. Efficient homophonic coding. IEEE Trans. Inform. Theory 45 (1999), no. 6, 2083--2091.

  • Ryabko, B. Ya.; Fionov, A. N. An efficient method for adaptive arithmetic coding of sources with large alphabets. Problems of Information Transmission, v. 35 (1999), no. 4, 95--108.

  • Ryabko B.,Fionov A. Homophonic coding with logarithmic memory size // Algorithms and Computation.Lecture Notes in Computer Science,v.1350, Springer-Verlag,1997,pp.253-262.

  • Ryabko B.Ya. "Imaginary sliding window" as a tool for data compression. Problems of information transmission,1996,v.32,#2.

  • Kurapova E., Ryabko B.Ya. Using formal grammars for source coding. // Problems of information transmission, 1995, v.31, #1., pp. 28-32.

  • Ryabko B.Ya. Fast and effective source coding. IEEE Trans.on Inform.Theory,v.30,n 1,pp.96-99,1994.

  • Ryabko, B. Ya. An algorithmic approach to the prediction problem. Problems Inform. Transmission, v. 29, n.2, (1993), 186-193.

  • B.Ya Ryabko; A fast on-line adaptive code. IEEE Trans.on Inform.Theory,v.28,n 1, Jul 1992 pp. 1400 - 1404.

  • Ryabko, B. Ya. Prediction of random sequences and universal coding. Problems Inform. Transmission 24 (1988), no. 2, 87--96.

  • Ryabko B.Ya. Twice-universal coding. Problems of Information Transmission. 1984, n3, pp.173-177.

  • Ryabko, B. Ya. Data compression by means of a "book stack". Problems Inform. Transmission 16 (1980), no. 4, 265--269 (1981)