DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-6-1054-1059


УДК004.421.5

АНАЛИЗ ЭНТРОПИИ ПОКАЗАНИЙ ИНЕРЦИАЛЬНОГО МОДУЛЯ КИБЕРФИЗИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ОТСУТСТВИИ ВНЕШНИХ ВОЗМУЩЕНИЙ

Авдонин И. А., Будько М. Б., Будько М. Ю., Гирик А. В., Грозов В. А., Ярошевский Д. С.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Авдонин И.А., Будько М.Б., Будько М.Ю., Гирик А.В., Грозов В.А., Ярошевский Д.С. Анализ энтропии показаний инерциального модуля киберфизической системы при отсутствии внешних возмущений // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 6. С. 1054–1059. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-6-1054-1059

Аннотация
Предмет исследования. Исследованы киберфизические системы, находящие широкое применение в различных сферах человеческой деятельности. Проанализирована информационная безопасность каналов связи, используемых такими системами. Общепринятый метод решения этой задачи – криптографическая защита данных, основанная на использовании случайных последовательностей. Надежность подобных криптосистем определяется качеством используемых случайных последовательностей. По этой причине предпочтительно применять истинно случайные последовательности. Получение истинно случайных последовательностей требует наличия источников энтропии физической природы. Целью настоящей работы является исследование методов получения случайных чисел в киберфизических системах с использованием инерциальных датчиков, находящихся в составе киберфизических систем. Метод. Проведена оценка качества битовой последовательности, сформированной из показаний датчиков, путем определения статистических свойств случайной последовательности. Основные результаты. Согласно результатам исследования, показания датчиков пространственного положения, использующихся в инерциальных измерительных модулях киберфизических систем, в состоянии покоя обладают невысокой энтропией, и для их применения в качестве источника для генерации случайных последовательностей необходима дополнительная постобработка. Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы для получения киберфизическими системами случайных последовательностей без применения дополнительных устройств при наличии в их составе датчиков инерциальных систем. В дальнейшем планируется считывание показаний с датчиков во время перемещения, в частности беспилотного летательного аппарата, применение экстракторов и методов, которые позволят улучшить характеристики битовой последовательности.

Ключевые слова: киберфизическая система, истинно случайные последовательности, случайные числа, инерциальные датчики, источник энтропии

Список литературы
  1. Lo Re G., Milazzo F., Ortolani M. Secure random number generation in wireless sensor networks // Concurrency
    Computation: Practice and Experience. 2015. V. 27. N 15. P. 3842–3862. doi: 10.1002/cpe.3311
  2. Avdonin I., Budko M., Budko M., Grozov V., Guirik A.
    A method of creating perfectly secure data transmission channel between unmanned aerial vehicle and ground control station based on one-time pads // Proc. 9th Int. Congress on
    Ultra Modern Telecommunications and Control Systems
    and Workshops (ICUMT). 2017. P. 410–413. doi: 10.1109/icumt.2017.8255167
  3. Van Herrewege A., van der Leest V., Schaller A., Katzenbeisser S., Verbauwhede I. Secure PRNG seeding on commercial off-the-shelf microcontrollers // Proc. TrustED’13. Berlin, 2013. P. 55–64. doi: 10.1145/2517300.2517306
  4. Pawlowski M.P., Jara A., Ogorzalek M. Harvesting entropy for random number generation for Internet of Things
    constrained devices using on-board sensors // Sensors. 2015. V. 15. N 10. P. 26838–26865. doi: 10.3390/s151026838
  5. Loutfi J., Chehab A., Elhajj I.H., Kayssi A. Smartphone
    sensors as random bit generators // IEEE/ACS 11th Int. Conf. on Computer Systems and Applications. 2015. P. 773–780. doi: 10.1109/AICCSA.2014.7073279
  6. Wallace K., Moran K., Novak E., Zhou G., Sun K. Toward sensor-based random number generation for mobile and IoT devices // IEEE Internet of Things Journal. 2015. V. 3. N 6. doi: 10.1109/JIOT.2016.2572638
  7. Bouda J., Krhovjak J., Matyas V., Svenda P. Towards true random number generation in mobile environments // Lecture Notes in Computer Science. 2009. V. 5838. P. 179–189.
    doi: 10.1007/978-3-642-04766-4_13
  8. Hennebert C., Hossayni H., Lauradoux C. Entropy harvesting from physical sensors // Proc. 6th ACM Conference on
    Security and Privacy in Wireless and Mobile Networks (WISEC’13). Budapest, Hungary, 2013. P. 149–154. doi: 10.1145/2462096.2462122
  9. Смагин А.А., Клочков А.Е., Григорьев А.Ю. Исследованиевозможности использования датчиков мобильных
    устройств для генерации случайных последовательностей // Автоматизация процессов управления. 2017. № 3. С. 103–109.
  10. Bedekar N., Shee C. A novel approach to true random number generation in wearable computing environments using MEMS sensors // Lecture Notes in Computer Science. 2014. V. 8957. P. 530–546. doi: 10.1007/978-3-319-16745-9_29
  11. Barak B., Impagliazzo R., Wigderson A. Extracting randomnessusing few independent sources // Proc. 45th Annual IEEE Symposium on Foundations of Computer Science. 2004. P. 384–393. doi: 10.1109/focs.2004.29
  12. Barak B., Shaltiel R., Tomer E. True random number generatorssecure in a changing environment // Lecture Notes in
    Computer Science. 2003. P. 166–180. doi:
    10.1007/978-3-540-45238-6_14
  13. Hong S.L., Liu C. Sensor-based random number generator seeding // IEEE Access. 2015. V. 3. P. 562–568. doi: 10.1109/ACCESS.2015.2432140
  14. MPU9250 product specification. InvenSense Inc., 2016. 42 p.
  15. Беляев С.С., Будько М.Б., Будько М.Ю., Гирик А.В.,
    Жигулин Г.П. Функциональное проектирование модуля управления и навигации мультироторным БПЛА //
    Радиопромышленность. 2015. № 4. С. 77–87.
  16. Voris J., Saxena N., Halevi T. Accelerometers and randomness:perfect together // Proc. 4th ACM Conference on Wireless Network Security (WISEC 2011). Hamburg, Germany, 2011. P. 115–126. doi: 10.1145/1998412.1998433


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2019 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика