Дослідження ефективності алгоритмів шифрування та дешифрування даних

UKR: Пояснювальна записка до кваліфікаційної роботи бакалавр: 143 с., 57 рис., 13 табл., 1 додаток, 35 джерел. Об’єкт дослідження – процеси шифрування та дешифрування даних у прикладних сценаріях оброблення (шифрування/розшифрування файлів і наборів файлів) з урахуванням впливу апаратної платформи (тип носія M.2/SSD/HDD) та режиму виконання (однопотоковий/багатопотоковий). Мета роботи – розробка інструментальної програмної системи для стандартизованого проведення експериментів і порівняльного аналізу криптографічних алгоритмів, а також формування критеріїв та рекомендацій щодо оцінювання ефективності за сукупністю метрик (час, швидкість, CPU, RAM). Методи дослідження – аналіз сучасних криптографічних підходів і сценаріїв застосування; проєктування модульної архітектури; бенчмаркінг з вимірюванням часу, середньої швидкості обробки, пікового завантаження CPU, використання RAM та коефіцієнта зміни обсягу даних; валідація коректності результатів; нормалізація метрик і формування інтегральних показників для порівняння та ранжування. Одержані результати – виконано серії експериментальних вимірювань ефективності симетричних, асиметричних і гібридних криптографічних алгоритмів на носіях M.2/SSD/HDD. Результати систематизовано у таблицях і графіках та проведено порівняльний аналіз за сукупністю метрик (час, швидкість, завантаження CPU, використання RAM). Встановлено, що AES є найпродуктивнішим для масового шифрування; ChaCha20 і Blowfish – доцільні альтернативи в програмних реалізаціях; DES/3DES/Serpent суттєво поступаються; для коротких асиметричних операцій ECC демонструє найкращий баланс швидкодії та компактності.

ENG: Explanatory note to the Master’s qualification thesis: 143 pages, 57 figures, 13 tables, 1 appendix, 35 references. The object of research is the processes of data encryption and decryption in applied processing scenarios (encryption/decryption of files and sets of files), taking into account the impact of the hardware platform (storage type M.2/SSD/HDD) and the execution mode (single-threaded/multi-threaded). The aim of the thesis is to develop an instrumental software system for standardized experiments and comparative analysis of cryptographic algorithms, as well as to formulate criteria and recommendations for evaluating efficiency using a set of metrics (time, throughput, CPU, RAM). The research methods include analysis of modern cryptographic approaches and usage scenarios; design of a modular architecture; benchmarking with measurements of processing time, average throughput, peak CPU load, RAM usage, and data size change ratio; validation of result correctness; normalization of metrics and formation of integral indicators for comparison and ranking. The results obtained include a series of experimental measurements of the efficiency of symmetric, asymmetric, and hybrid cryptographic algorithms on M.2/SSD/HDD storage devices. The results are systematized in tables and charts, and a comparative analysis is performed using a set of metrics (time, throughput, CPU load, RAM usage). It is established that AES is the most productive for bulk encryption; ChaCha20 and Blowfish are reasonable alternatives in software implementations; DES/3DES/Serpent significantly lag behind; for short asymmetric operations, ECC demonstrates the best balance of performance and compactness.