MATHEMATICAL MODELS AND ALGORITHMS OF CRYPTOGRAPHIC DATA PROTECTION IN DISTRIBUTED INFORMATION SYSTEMS

Keywords: information systems, crypto algorithms; data encryption; authentication; access control

Abstract

In modern conditions, information networks and data processing and transmission centers are a determining factor in the effective functioning of management systems of state institutions, financial and industrial organizations, energy and communications enterprises, transport and logistics infrastructure. Accordingly, the increase in the number of such centers and the number of different communication lines between them significantly increases the risks of unauthorized access to confidential information, ensuring data security and integrity. Therefore, the study of the problem of information security is of great importance for preventing and countering phishing attacks, which are constantly exposed to both individual enterprise networks and national networks. The paper analyzes mathematical models that describe the process of information protection using cryptographic data encryption algorithms. The practical application of the algorithms of the given substitution, the Vigenère cipher, and selfsynchronizing stream ciphers is considered. To increase the stability of the ciphertext, a modification of the Vigenère algorithm is proposed using separate unified alphabet tables for the text and the encryption/decryption key. Recommendations are developed for the use of the considered crypto algorithms to ensure effective protection of information systems from intentional or accidental interference. To increase the efficiency of the use of crypto algorithms, the feasibility of the integrated use of symmetric and asymmetric encryption methods to use their positive qualities, such as the speed of processing secret keys and the security of their transmission, is indicated. Promising directions for the development of information security systems using cryptographic algorithms are identified.

References

1. Остроухов В. В., Присяжнюк М. М., Фармагей О. І., Чеховська М. М. та ін. Інформаційна безпека: підручник. Київ : В-во Ліра. К, 2021. 412 с.
2. Stallings W. Effective Cybersecurity: A Guide to Using Best Practices and Standards. Addison-Wesley, 2019. 800 p.
3. Салієва О., Карпінець В., Грицак А., Павловський П., Бондаренко І. Підвищення стійкості криптографічних алгоритмів у багатокористувацьких WEB-ресурсах на основі генераторів випадкових чисел, що враховують ентропію поведінки користувача. Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. 2023. В. 1. С. 167–173.
4. Машталяр Я. Русланівна., Козачок В. А., Бржевська З. М. Богданов О. М. Дослідження розвитку та інновації кіберзахисту на об’єктах критичної інфраструктури. Кібербезпека: освіта, наука, техніка. 2023. № 2(22). С. 156–167.
5. Плєхова Г. А., Костікова М. В. Актуальні проблеми інформаційної безпеки. Моделювання та інформаційні технології в науці, техніці, кібербезпеці та освіті : мат. Всеукр. наук.-практ. Internet-конф. Харків : ХНАДУ. 2022. С. 68–73.
6. Фурсов І. І., Шматко О. В. Аналіз статистичних показників дисперсії, асиметрії та ексцесу при визначенні порушень інформаційної безпеки кіберфізичних систем вітрових генераторів. Radioelectronic and Computer Systems. 2021, №. 4(100). С. 132–144.
7. Бачинський Р. В., Купецький А. В. Система криптографічного захисту bluetooth зв’язку між пристроєм інтернету речей та мобільним обчислювальним пристроєм. Серія: Інформаційні системи та мережі. Вісник НУ «Львівська політехніка». 2018. № 887. С. 18–24.
8. Черненко Р. М., Рябчун О. П., Ворохоб М. В., Аносов А. О., Козачок В. А. Підвищення рівня захищеності систем мережі інтернету речей за рахунок шифрування даних на пристроях з обмеженими обчислювальними ресурсами. Кібербезпека: освіта, наука, техніка. 2021. № 3(11). С. 124–135.
9. Pasichnyk V., Pasichnyk A. Methods and algorithms for increasing reliability and level security of corporate telecommunications networks. Математичне моделювання. К. : ДДТУ. 2025. № 2(53). С. 30–37.
Published
2026-01-27
How to Cite
Pasichnyk, V. A., Pasichnyk, A. N., & Riabenko, V. I. (2026). MATHEMATICAL MODELS AND ALGORITHMS OF CRYPTOGRAPHIC DATA PROTECTION IN DISTRIBUTED INFORMATION SYSTEMS. Systems and Technologies, 71(1), 21-27. https://doi.org/10.32782/2521-6643-2026-1-71.3
Section
APPLIED MATHEMATICS