Апаратний блок керування ефективним вибором модулю хешування

Abstract

У статті представлені результати дослідження функцій хешування CRC-32 і Adler-32 з точки зору безпеки збереження і контролю цілісності даних. Розроблений апаратний блок керування модулями хешування CRC-32 і Adler-32 забезпечує вибір найкращого алгоритму для вхідних даних змінної довжини і має два режими роботи (автоматичний і ручний). Його складові: блок вводу даних, блок індикації, блок лічильників, блок керування CRC-32 блок керування Adler-32. Ручний режим дозволяє обирати один із запропонованих алгоритмів хешування залежно від потреб користувача, тоді як автоматичний – аналізує вхідну інформацію та обирає найбільш ефективний варіант обрахунку хешу. У статті наведено алгоритм роботи блоку керування модулями CRC-32 і Adler-32. Обґрунтовано доцільність використання CRC-32 для коротких повідомлень та визначено допустимий розмір вхідних значень, при яких хешування Adler-32 має відносно рівномірний розподіл обчислень. Вказано, що обидва алгоритми хешування забезпечують високий рівень виявлення порушень цілісності файлів і при апаратній реалізації, згідно з результатами досліджень, пропонують швидкодію обчислення контрольної суми, яка в сотні разів перевищує можливості програмних додатків. Зазначено, що з використанням такого блоку керування хеш-функціями можна досягти ефективного обчислення значення хешу, залежно від довжини та вмісту вхідних даних. Апаратний блок є цілісною розробкою, в якій передбачено можливість додавання нових модулів хешування. Роботою модулів хешування керують спеціальні блоки, що базуються на скінченних автоматах (автоматах Мура). Можливість злому блоку керування вважається мінімальною, адже передбачає процес повного розбору пристрою на складові та розрахунок всіх можливих значень, що надходять від використовуваних компонентів. Спроектований пристрій хешування, що включає блок керування модулями CRC-32 і Adler-32, блок хешування CRC-32, блок хешування Adler-32, блок формування хешу та блок індикації, можна використовувати як мікросхему, що під’єднується до каналу зв’язку, або як окремий засіб для миттєвого відображення контрольної суми для введеного вхідного повідомлення.

The article presents the results of the research of CRC-32 and Adler-32 hash functions from the point of view of security of storage and data integrity control. Developed hardware control unit for CRC-32 hashing modules and Adler-32 provides choice of the best algorithm for the input of variable length and has two modes of operating (automatic and manual). Its components: data input unit, display unit, counter unit, CRC-32 control unit and Adler-32 control unit. Manual mode allows you to choose one of the proposed hashing algorithms depending on the user’s needs, while automatic analyzes input information and chooses the most effective option for hash calculation. The article demonstrates the control unit algorithm of CRC-32 and Adler-32 modules. The expediency of using CRC-32 for short messages is justified and the permissible size of input values, at which Adler-32 hashing has a relatively uniform distribution of computations, is determined. It is indicated that both hashing algorithms provide a high detection rate of file integrity violations and during hardware implementation, according to the results of the research, they offer the speed of calculating the checksum, which is in the hundreds times exceeds the capabilities of software applications. It is noted that with the use of such control unit of hash functions it is possible to achieve an efficient calculation of the hash value, depending on the length and content of input data. The hardware unit is a complete development in which it is possible to add new hashing modules. The work of hashing modules is controlled by special blocks based on finite-state machines (Moore machine). The possibility of hacking of the control unit is considered minimal, because it involves the process of complete disassembly of the device into components and calculation of all possible values which come from the used components. Designed hashing device, which includes a control unit of CRC-32 and Adler- 32 modules, the CRC-32 hashing block, the Adler-32, the hash formation block and the indication block, can be used as a chip that connects to a communication channel, or as a separate means for instant display of the checksum for the entered input message.