КРИПТОГРАФІЧНИЙ ЗАХИСТ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОННОГО ГОЛОСУВАННЯ З ВИКОРИСТАННЯМ ПРОТОКОЛІВ КВАНТОВОЇ КРИПТОГРАФІЇ

Abstract

У дисертаційній роботі розв’язана актуальна науково-практична задача створення квантового протоколу криптографічного захисту системи електронного голосування із застосуванням примітивів квантового бітового зобов’язання та квантового розділення секрету. Розроблено протокол квантового розділення секрету з використанням кубітів, який не потребує використання великих обсягів квантової пам’яті. Протокол орієнтований на сучасні технологічні можливості практичної реалізації такої схеми. Для перспективного використання створений протокол квантового розділення секрету з використанням кутритів. Це дозволить збільшити інформаційну місткість джерела повідомлення. Удосконалено розширену класифікацію атак на квантові протоколи та квантові криптосистеми. Така класифікація може бути використана при виборі комерційно доступного обладнання квантової криптографії. Отримали подальшій розвиток методи захисту від витоку конфіденційних даних, що ґрунтується на використанні трійкових випадкових оборотних матриць та трійкових випадкових гам. В диссертационной работе решена актуальная научно-практическая задача создания квантового протокола криптографической защиты системы электронного голосования с использованием примитивов квантового битового обязательства и квантового разделения секрета. Разработан протокол квантового разделения секрета с использованием кубитов. Схема протокола не требует использования больших объемов квантовой памяти. Это является критичным, поскольку современные технологические возможности по полноценному использованию устройств квантовой памяти и сама её емкость являются ограниченными. Протокол ориентирован на возможность практической реализации с учетом современных технологических возможностей, поскольку использование кудитов с размерностью более 2 в настоящее время является сложной технической задачей. Однако, в перспективных квантовых криптосистемах целесообразно использовать кудиты с размерностью более 2. В силу этого с целью повышения информационной емкости также разработан протокол квантового разделения секрета с использованием кутритов. Использование кутритов вместо кубитов увеличивает информационную емкость в 1,585 раз. Каждый из указанных протоколов может быть использован в предложенной новой схеме криптографической защиты системы электронного голосования. Разработан новый протокол криптографической защиты системы электронного голосования с совместным использованием протоколов квантового битового обязательства и квантового разделения секрета. Протокол отвечает требованиям, предъявляемым в настоящее время к криптосистемам защиты электронных выборов и является стойким к атакам с использованием квантового компьютера. Кроме того, в отличие от классических (не квантовых) систем криптографической защиты, используемый подход обеспечивает своевременное выявление несанкционированного прослушивания, что предотвращает возможное дальнейшее искажение данных в коммуникационном канале. Усовершенствована расширенная классификация атак на протоколы квантовой криптографии и квантовые криптосистемы. Классификация может использоваться для осуществления оценки криптографической стойкости протоколов квантовой криптографии и квантовых криптосистем, принятия решения относительно выбора промышленно выпускаемых квантовых криптосистем (в частности – для использования в системах электронного голосования) путем анализа их способности противостоять существующим и перспективным видам атак на указанное оборудование. Получили дальнейшее развитие методы защиты от утечки конфиденциальных данных, которые базируются на использовании троичных случайных обратных матриц и троичных случайных гамм. In the thesis the applied scientific research task of the creation of the quantum protocol of the cryptographic protection of the electronic voting system with using quantum bit commitment and quantum secret sharing primitives, has been solved. The protocol of quantum secret sharing which uses the qubits and which does not need using of large sizes of quantum memory has been developed. The protocol is oriented on present-day technological capabilities of practical realization of the such scheme. The quantum secret sharing protocol with qutrits for applying in prospect has been developed. It will let to increase the information capacity of the sourse of the message. The extended classification of the attacks on quantum protocols and quantum cryptosystems has been improved. This classification can be used for choice of comercial available equipment of quantum cryptography. The methods of the protection from the leak of the private information which are based on using of the ternary random inverse matrixes and ternary random gammas have been developed further.