Simulation-Driven Assessment of Cryptographic Algorithms for Resource-Constrained Infocommunication Networks
| dc.contributor.author | Laktionov, I. S. | en |
| dc.contributor.author | Hnatushenko, Volodymyr V. | en |
| dc.contributor.author | Udovyk, Iryna M. | en |
| dc.contributor.author | Olevskyi, V. I. | en |
| dc.date.accessioned | 2026-01-14T11:29:04Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description | I. Laktionov: ORCID 0000-0001-7857-6382; Vol. Hnatushenko: ORCID 0000-0003-3140-3788; I. Udovyk: ORCID 0000-0002-5190-841X; V. Olevskyi: ORCID 0000-0003-3824-1013 | en |
| dc.description.abstract | ENG: Purpose. To conduct a multi-criteria evaluation and analysis of the performance of encryption algorithms that may be potentially resistant to contemporary cyberattacks, including quantum attacks. The evaluation takes into account the ability of the algorithms to be deployed on devices with limited computational resources within the infocommunication networks during the transmission of information messages. Methodology. Software implementation, testing and validation of selected cryptographic algorithms based on Python, considering the impact of limited resources and destabilising factors, such as signal noise components, based on computer experiments were applied. The performance of the studied cryptographic algorithms was analysed using statistical data processing methods and a multi-criteria evaluation approach. Findings. The symmetric algorithms AES-256-GCM and ChaCha20-Poly1305 demonstrated the highest accuracy in signal recovery following encryption and decryption (MSE ranges from 1.95 · 10-6 to 5.12 · 10-5). The time taken to encrypt and decrypt I/Q signals using symmetric algorithms was found to be around 2.5 times faster than that required by the Kyber family. Computer experiments confirmed the existence of a trade-off between processing speed and security level. Symmetric algorithms are optimal for scenarios with critical processing speed requirements. However, Kyber provides greater protection reliability, albeit at the cost of additional resources. The correctness of the proposed computer model, which enables the computational and information-functional characteristics of cryptographic algorithms to be evaluated, has been proven. Originality. Patterns of the destabilising influence of signal-to-noise ratio indicators and signal length on the accuracy of digital signal recovery after encryption have been established for different cryptographic algorithms (AES, ChaCha20 and the Kyber) in the context of their use in resource-constrained infocommunication systems. Practical value. Implementing the computer model proved its suitability for studying cryptographic algorithms in resource-constrained environments, as well as its potential for improving information security protocols and selecting optimal algorithms based on processing speed requirements and desired security levels. | en |
| dc.description.abstract | UKR: Мета. Багатокритеріальна оцінка й аналіз ефективності алгоритмів шифрування, що можуть бути потенційно стійкими до сучасних кібератак, у тому числі квантових. Цей аналіз проводиться з урахуванням їхньої здатності до розгортання на пристроях із обмеженими обчислювальними ресурсами в межах інфокомунікаційних мереж під час передавання інформаційних повідомлень. Методика. Програмна реалізація, тестування й валідація обраних криптографічних алгоритмів мовою Python з урахуванням впливу обмежених ресурсів і дестабілізуючих факторів, зокрема шумової складової сигналів на основі методів імітаційного моделювання й комп’ютерного експерименту. Аналіз ефективності досліджуваних криптографічних алгоритмів методами статистичної обробки даних і багатокритеріальної оцінки. Результати. Визначено, що симетричні алгоритми AES-256-GCM і ChaCha20-Poly1305 продемонстрували найвищі показники точності під час відновлення сигналу після шифрування й дешифрування, що свідчить про їхню високу точність у процесі відтворенні даних (MSE змінюється від 1,95 · 10-6 до 5,12 · 10-5). Встановлено, що часові характеристики шифрування й дешифрування I/Q сигналу із використанням симетричних алгоритмів приблизно у 2,5 рази є меншими, ніж у алгоритмів сімейства Kyber. Комп’ютерні експерименти підтвердили існування компромісу між швидкодією й рівнем безпеки. Встановлено, що симетричні алгоритми є оптимальними для сценаріїв із критичними вимогами до швидкості обробки, тоді як алгоритми сімейства Kyber забезпечують вищу надійність захисту, але потребують більше ресурсів. Доведена коректність запропонованої комп’ютерної моделі, що дозволяє оцінювати як обчислювальні, так і інформаційно-функціональні характеристики криптографічних алгоритмів. Наукова новизна. Встановлені закономірності дестабілізуючого впливу показників відношення сигнал/шум і довжини сигналу на точність відновлення цифрового (I/Q) сигналу після шифрування для різних криптографічних алгоритмів (AES, ChaCha20 і сімейства Kyber) у контексті їх використання в інфокомунікаційних мережах із обмеженими ресурсами. Практична значимість. Результати досліджень із реалізації комп’ютерної моделі довели її придатність для дослідження криптографічних алгоритмів у середовищах з обмеженими ресурсами. Обґрунтована можливість її використання під час подальшого вдосконалення протоколів захисту інформації та вибору оптимальних алгоритмів залежно від вимог до швидкодії й рівня безпеки. | uk_UA |
| dc.description.sponsorship | Dnipro University of Technology, Dnipro | en |
| dc.identifier.citation | Laktionov I. S., Hnatushenko Vol. V., Udovyk I. M., Olevskyi V. I. Simulation-Driven Assessment of Cryptographic Algorithms for Resource-Constrained Infocommunication Networks. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025. No. 6. P. 148–156. DOI: https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-6/148. | en |
| dc.identifier.doi | https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-6/148 | en |
| dc.identifier.issn | 2071-2227 (Print) | |
| dc.identifier.issn | 2223-2362 (Online) | |
| dc.identifier.uri | https://nvngu.in.ua/index.php/en/archive/on-the-issues/1929-2025/content-6-2025/7399-148 | en |
| dc.identifier.uri | https://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/21495 | en |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | Dnipro University of Technology, Dnipro | en |
| dc.subject | cryptographic algorithm | en |
| dc.subject | signal | en |
| dc.subject | noise | en |
| dc.subject | ciphertext | en |
| dc.subject | infocommunication network | en |
| dc.subject | accuracy | en |
| dc.subject | model | en |
| dc.subject | криптографічний алгоритм | uk_UA |
| dc.subject | сигнал | uk_UA |
| dc.subject | шум | uk_UA |
| dc.subject | шифротекст | uk_UA |
| dc.subject | інфокомунікаційна мережа | uk_UA |
| dc.subject | точність | uk_UA |
| dc.subject | модель | uk_UA |
| dc.subject | КІТС | uk_UA |
| dc.subject.classification | TECHNOLOGY | en |
| dc.subject.classification | TECHNOLOGY::Information technology | en |
| dc.title | Simulation-Driven Assessment of Cryptographic Algorithms for Resource-Constrained Infocommunication Networks | en |
| dc.title.alternative | Симуляційна оцінка криптографічних алгоритмів для застосування в інфокомунікаційних мережах із обмеженими ресурсами | uk_UA |
| dc.type | Article | en |