Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Գաղտնիք գեներացնող կենսաչափական համակարգի ինֆորմացիոն-տեսական հետազոտություն և նոր փաթեթի մշակում R միջավայրի համար

Փահլևանյան, Նարեկ Սամսոնի (2016) Գաղտնիք գեներացնող կենսաչափական համակարգի ինֆորմացիոն-տեսական հետազոտություն և նոր փաթեթի մշակում R միջավայրի համար. PhD thesis, ՀՀ ԳԱԱ Ինֆորմատիկայի և ավտոմատացման պրոբլեմների ինստիտուտ.

[img] PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (4061Kb)

    Abstract

    Վերջին տարիներին անվտանգության միջոցների մշակման կարևոր բաժին է կազմում կենսաչափական տվյալների վրա հիմնված բազմազան համակարգերի հետազոտումը: Կենսաչափական անվտանգության համակարգերը հիմնվում են մարդու ֆիզիկական կամ վարքագծային բնութագրիչների վրա, ինչպիսիք են դեմքը, մատնահետքերը, ձայնը, աչքի ցանցաթաղանթը, արյունատար անոթները, քայլվածքը և այլն : Կենսաչափական տվյալների առավելությունը ավանդական ծածկագրման միջոցներից կայանում է նրանում, որ դրանք եզակի նույնացուցիչներ են անձի համար , որոնք չի կարելի կորցնել կամ կեղծել: Սակայն միակությունը իր հերթին նոր խնդիրներ է առաջացնում, քանի որ անհրաժեշտության դեպքում կենսաչափական տվյալները հնարավոր չէ փոխել: Այս պրոբլեմները ստիպում են դիտարկել ավելի բարդ համակարգերը: Ցանկացած կենսաչափական համակարգ ինֆորմացիոն-տեսական տեսանկյունից կարող է ապահովել միայն գաղտնիության որոշակի մակարդակ : Կիրառություններից կախված դիտարկվում են կենսաչափական նույնականացման և գաղտնիք գեներացնող տարբեր մոդելներ: Յուրաքանչյուր մոդելի համար առաջին կարևոր խնդիրն է որոշել նույնականացման կամ գաղտնիքի հասանելի արագությունը: Ինֆորմացիայի տեսության երկրորդ խնդիրը հուսալիության ֆունկցիայի հետազոտումն է: Այն իրենից ներկայացնում է հիմնական բնութագրիչների (գաղտնիքի արագության, հուսալիության, սխալի հավանականության, արտահոսքի արագության) փոխկապվածությունը արտահայտող ֆունկցիան և ընդհանրացնում է լավագույն հասանելի արագության գաղափարը: Այս ֆունկցիայի ուսումնասիրությունը բավականին բարդ խնդիր է, դրա մասին է վկայում այն փաստը, որ նույնիսկ պարզագույն ընդհատ առանց հիշողության կապուղու համար ֆունկցիայի ճշգրիտ տեսքը հայտնի չէ, հաջողվում է գտնել միայն վերին և ստորին գնահատականները: Բացի տեսական հետազոտությունների բարդությունից առաջ են գալիս նաև ստացված տեսական արդյունքների կիրառության դժվարություններ, քանի որ ստացված մաթեմատիկական բանաձևերը դժվար հաշվարկելի են: Այսպիսով, նմանատիպ հաշվարկներ իրականացնող ծրագրային միջոցի մշակումը արդիական խնդիր է: Վերջին տարիներին արագ զարգանում է R ծրագրավորման միջավայրը, ինչը պայմանավորված է մի շարք առավելություններով : R-ը տվյալների հավաքագրման, վիճակագրական հետազոտությունների, ժամանակային շարքերի վերլուծության, մաթեմատիկական հաշվարկներ իրականացնելու և համապատասխան գծապատկերներ կառուցելու միջավայր է: R-ը օգտագործողին տրամադրում է տարբեր հնարավորություններ վիճակագրական գծային և ոչ գծային մոդելավորման, ժամանակային շարքերի վերլուծության, տվյալների դասակարգման, կլաստերիզացիայի համար: Այն կարող է նպաստել նաև ինֆորմացիայի տեսության բարդ բանաձևերի հաշվարկմանը, քանի որ այդ բանաձևերում պահանջվում է դիտարկել մեծ թվով բաշխումներ: Սակայն R-ում գոյություն ունեցող ինֆորմացիայի տեսության փաթեթը իրականացնում էր սահմանափակ գործառույթներ: Ուստի խնդիր դրվեց մշակել ավելի կատարելագործված նոր փաթեթ ինֆորմացիայի տեսության խնդիրների լուծման համար: В последние годы, важной частью разработки средств безопасности стали исследования различных систем, основанных на применении биометрических данных. Биометрические системы секретности основаны на физиологических или поведенческих характеристиках человека, таких как отпечатки пальцев, параметры руки, лица, голоса, особенности сетчатки глаза и т.д. Преимущество биометрических методов секретности заключается в том, что они являются уникальными идентификаторами для человека, которые не могут быть потеряны или фальсифицированы. Но уникальность биометрических данных несет с собой несколько проблем, например, в случае необходимости биометрические данные не могут быть изменены. Эти проблемы предполагают создание и анализ более совершенных систем. Любая биометрическая система с информационно-теоретической точки зрения может обеспечить секретность до определенного уровня. В зависимости от применения рассматриваются различные модели биометрической аутентификации и генерации секретного ключа. Для каждой модели первой важной задачей является определение достижимой скорости секретного ключа. Второй задачей теории информации является исследование функции надежности. Она представляет собой функцию взаимозависимости основных характеристик (скорость секретного ключа, надежность, вероятность ошибки, скорость утечки) и обобщает понятие максимально достижимой скорости. На практике исследование функции надежности является сложной задачей. Об этом свидетельствует тот факт, что даже для простого дискретного канала без памяти, точная аналитическая форма функции надежности неизвестна, известны только верхняя и нижняя границы этой функции. Полученные теоретические результаты трудно вычисляемы из-за большого количества распределений. Следовательно, разработка программного обеспечения, позволяющего выполнять эти вычисления, является актуальной задачей. Использование среды R в современном обществе растет очень быстро из-за ряда преимуществ, которые она имеет по сравнению с другими статистическими инструментами. Среда R предназначена для сбора данных, статистической обработки, анализа временных рядов, линейного и нелинейного моделирования, классификации и реализации различных математических расчетов. Среда R может быть использованa для расчетов приведенных выше формул, но существующий модуль теории информации в среде R имеет очень ограниченные функциональные возможности. В этой ситуации актуальна задача разработки более усовершенствованного модуля в среде R для оценки и расчета сложных формул теории информации. Для вычислений сложных формул теории информации была поставлена задача - разработать новый модуль для среды R. Проведено информационно-теоретическое исследование биометрической модели распределения сгенерированного секретного ключа. Введено новое понятие -достижимой скорости секрета в биометрической модели распределения сгенерированного секретного ключа. Получены верхняя и нижняя границы максимальной E-достижимой скорости секрета. Когда , пределы верхней и нижней границ -достижимой скорости секрета совпадают с наибольшей достижимой скоростью секретного ключа. Разработан новый модуль среды R для оценки и расчета сложных формул теории информации. Обеспечено три типа параллелизации, которые могут быть изменены в процессе вычислений. Разработаны механизмы для решения проблем, связанных с многопоточностью внутри модуля, например, использование блокировок (locks) и избежание ситуаций взаимных блокировок (deadlock). In recent years, the exploration of various systems based on biometric data is becoming an important part of the security sector. Biometric secrecy systems are based on the person's physiological or behavioral characteristics such as fingerprints, hand geometry, facial, vocal, iris, retinal features etc. The advantage of biometric data over traditional secrecy methods is the fact that they are unique identifiers for the individual, which could not be lost or falsified. But the uniqueness of biometric data causes problems, such as in case of necessity biometric data can not be changed. These problems suggest analyses of more complex systems. Any biometric secrecy system can be information-theoretically secured up to a certain level. Depending on applications different models of biometric authentication and secret generation are considered. The first important task for each model is to determine the achievable secret key rate. The next task of Information Theory is investigation of reliability function. It represents coherent function of main characteristics (secret key rate, reliability, error probability, leakage rate) and summarizes the idea of the largest achievable rate. The evidence of the complexity is the fact that analytic form of the function is unknown even for the simple Discrete Memoryless Channel, only the upper and lower bounds are known. Hence, the development of software that can perform these calculations is a relevant task. The usage of R environment in modern society is growing very quickly due to a number of advantages it has compared to other statistical tools. R environment is designed for data collection, statistical processing, time series analysis, linear and nonlinear modeling, data classification, implementation of various mathematical calculations and construction of corresponding graphs. R can contribute to calculations of the above formulas, but the existing package of Information Theory has very limited functionality. In this situation it is important to develop an improved package for R environment for estimation and computation of complex formulas of Information Theory. To develop a new package for R environment for performing estimation and computation of complicated formulas of Information Theory. For implementation of the package it was tasked to carry out the information-theoretical investigation of coherent functions of the main characteristics (secret key rate, reliability, error probability, leakage rate) of the biometric secret key sharing model. A new concept of -achievable secret key rate for biometric generated secret key sharing model is introduced and the expressions for the lower and upper bounds of the largest rate are obtained. When , the limits of bounds coincide and are equal the largest achievable secret key rate. The new software package for R environment for estimation and computation of complex formulas of Information Theory is created. Three types of parallelization inside the package, that can be changed during computation process. Mechanisms are developed for solving issues related to multithreading inside package, such as usage of locks and avoiding deadlock situations.

    Item Type: Thesis (PhD)
    Additional Information: Информационно теоретический анализ биометрической системы с генерируемым секретом и создание нового модуля для среды R. Information theoretical analysis of biometric generated secret key sharing system and development of new package for R environment.
    Uncontrolled Keywords: Пайлеванян Нарек Самсонович, Pahlevanyan N.
    Subjects: Informatics and Computer Systems
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 14 Oct 2016 16:16
    Last Modified: 14 Oct 2016 16:16
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3620

    Actions (login required)

    View Item