Система та криптографічні засоби інформації розумного будинку

Abstract

Метою дослідження є аналіз та розробка аналітичного фреймворку криптографічного захисту інформації в інфраструктурі «розумного будинку» із застосуванням генераторів випадкових чисел та оцінка їх відповідності міжнародним стандартам, зокрема AIS 31. Об’єкт дослідження – інфраструктура «розумного будинку» на базі IoT, що забезпечує автоматизацію побутових процесів та обробку персональних даних користувачів у взаємодії з хмарними сервісами. Предмет дослідження – методи генерації випадкових чисел, їх стохастичні моделі, вимоги стандартів до надійності та інтеграція у безпеку IoT-середовища. Методи дослідження – формальне та імітаційне моделювання, аналіз ентропії, статистичне тестування послідовностей випадкових чисел, оцінка ризиків, порівняльний аналіз криптографічних протоколів, структурне моделювання мережевих компонентів. У роботі досліджено: вимоги стандартів до генераторів випадкових чисел (класи PTG/DRG AIS 31), застосування криптографічних механізмів у «розумному будинку», вплив стохастичного шуму на мін-ентропію генератора, алгоритми онлайн-тестування та тестів здоров’я ГВЧ, а також вплив якості ентропійного джерела на стійкість IoT-систем і зниження класів уразливостей. Результати можуть бути використані при проєктуванні криптографічних модулів для «розумного будинку», у дослідженнях генерації випадкових чисел, а також при розробці вимог безпеки та сертифікації IoT-пристроїв.The purpose of the work is to analyze and develop an analytical framework for cryptographic information protection in a smart home infrastructure using random number generators and to assess their compliance with international standards, particularly AIS 31. The object of the study is the smart home infrastructure based on IoT, providing automation of household processes and processing of users’ personal data in interaction with cloud services. The subject of the study is the methods for generating random numbers, their stochastic models, international standards requirements for reliability, and their integration into IoT security architecture. The research methods are formal and simulation modeling, entropy analysis, statistical testing of random number sequences, risk assessment, comparative analysis of cryptographic protocols, and structural modeling of network components. The work examines: standards requirements for random number generators (PTG/DRG classes, AIS 31), application of cryptographic mechanisms in smart homes, influence of stochastic noise on generator min-entropy, online testing algorithms and health tests of TRNGs, as well as the impact of entropy source quality on IoT system resilience and vulnerability class reduction. The results of the work can be used in designing cryptographic modules for smart homes, future research in random number generation, and the development of security requirements and certification of IoT devices using cryptographic protection.