Véletlenszerű fluktuációk analízisén és hasznosításán alapuló mérési és titkosítási eljárások vizsgálata

Vadai Gergely
Véletlenszerű fluktuációk analízisén és hasznosításán alapuló mérési és titkosítási eljárások vizsgálata.
PhD, University of Szeged.
(2018)

[img]
Preview
PDF (disszertáció)
Download (8MB) | Preview
[img]
Preview
PDF (tézis)
Download (481kB) | Preview
[img]
Preview
PDF (tézis)
Download (439kB) | Preview

Abstract in Hungarian

A véletlenszerű jelek – „zajok" – nem szükségszerűen hátráltató, kiküszöbölendő tényezők, hiszen információt is hordozhatnak a vizsgált rendszerekről, illetve konstruktív szerepet is kaphatnak; egyes rendszerek optimális működését éppen a zajok megfelelő alkalmazása teheti lehetővé. Az értekezés a zajok információforrásként illetve konstruktív szerepben való felhasználásának egy-egy példájául szolgáló alkalmazási területen elért eredményeimet mutatja be. Az értekezés első felének tárgya a zaj alapú titkosítás alapját jelentő Kirchhoff-Law-Johnson-Noise (KLJN) kulcsmegosztó protokoll vizsgálata. Elsőként a rendszer abszolút biztonságosságának zajokra vonatkozó szükséges és elégséges feltételei kerülnek levezetésre, pusztán a matematikai statisztika eszközeit felhasználva, megadva ezzel a protokoll feltörhetetlenségének matematikai bizonyítását. Ezután a protokoll általánosítása kerül bemutatásra, melyben a két kommunikáló fél eltérő hardvert, azaz különböző értékű ellenálláspárokat alkalmazhat. Ezen eredmény, azon túl, hogy megkönnyíti a protokoll gyakorlati alkalmazását, az eredeti KLJN protokoll biztonságosságára vonatkozó klasszikus fizikai leírás újraértelmezését is eredményezte. Végezetül az általánosított protokoll további kiterjesztése kerül ismertetésre, melyben a korábban az ideálistól való eltérést jelentő, így információszivárgást okozó komponensek az abszolút biztonságos, ideális rendszer részeivé váltak, mely magától értetődően nagy előrelépést jelent a protokoll gyakorlati alkalmazásában. Az értekezés másik témaköre a fluktuációk információforrásként való felhasználásának egy új alkalmazási területe. A bemutatott, kajakos sportolók mozgásjeleinek analízisével elért eredmények alapján a mozgást jellemző periódusidő és a periodikus jelalakot jellemző evezési impulzus fluktuációja kapcsolatban áll az evezés minőségével, így a periódusfluktuációkat jellemző időbeli, illetve a nyers mozgásjelek jel-zaj viszonyán alapuló frekvenciatartománybeli indikátorok többletinformációt hordozhatnak. Ez utóbbi, a variabilitás spektrális vizsgálatán alapuló módszer további periodikus jelek esetén is hasznosnak bizonyulhat.

Abstract in foreign language

Random signals - "noises" - aren’t necessarily hindrances to be eliminated, they can carry information about the examined system. They can also play a constructive role - optimal functioning of some systems are made only possible by appropriate noise application. In the dissertation results are presented in areas which are examples of utilising noises in a constructive role or as an information source. The subject of the first half of the thesis is the analysis of the Kirchhoff-Law-Johnson-Noise (KLJN) secure key exchange protocol. First, the necessary and sufficient conditions of noise properties for unconditional security are deducted using the tools of mathematical statistics only, giving a mathematical proof for the system's perfect security. Next, the generalization of the protocol is presented, allowing the two communicating parties to use different hardware, i.e. resistors with different values. This result not only makes the practical application of the protocol much easier, but resulted in the reinterpretation of the classical physical description of the original KLJN protocol’s security . Finally the supplement of the generalized protocol is presented, in which the components previously bringing non-ideality and information leakage into the system became a part of the unconditionally secure ideal system, which is evidently a big step forward for the protocol's practical applications. Thereafter a new field of application for using fluctuations as an information source is shown. The presented results about analyzing kayak paddlers' motion signals pointed out that the quality of the paddling is correlated to the fluctuation of the period and stroke impulse, which characterise the period of the motion. Thus the temporal indicators characterizing the period fluctuations and the spectral indicators based on the raw motion signals' signal-to-noise ratio could contain extra information. The latter method of spectral variability analysis could be useful for other periodic signals as well.

Item Type: Thesis (PhD)
Creators: Vadai Gergely
Hungarian title label: Véletlenszerű fluktuációk analízisén és hasznosításán alapuló mérési és titkosítási eljárások vizsgálata
Title of the thesis in foreign language: Measurement and secure communication protocols based on the analysis and exploitation of random fluctuations
Divisions: Doctoral School Informatics
Discipline label: műszaki tudományok > informatikai tudományok
Defence date label: 2018. November 14.
Supervisor label:
SupervisorSupervisor scientific name labelEmail
Dr. Gingl Zoltántanszékvezető egyetemi tanár, az MTA doktora, SZTEgingl@inf.u-szeged.hu
Reviewer label:
Reviewer name labelReviewer scientific name labelEmail
Dr. Szentpáli BélaDSc, Professor Emeritus, MTA Energiatudományi Kutatóközpont MFA Igazgatóságbela@szentpali.hu
Dr. Dér AndrásDSc, tudományos tanácsadó, MTA SZBK Biofizikai Intézetder.andras@brc.mta.hu
President label:
President name labelPresident scientific name labelEmail
Dr. Kató ZoltánDSc, egyetemi tanár, SZTE TTIK Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika Tanszékkato@inf.u-szeged.hu
Member label:
Member name labelMember scientific name labelEmail
Dr. Ferenc RudolfPhD, habil. egyetemi docens, SZTE TTIK Szoftverfejlesztés Tanszékferenc@inf.u-szeged.hu
Dr. Gazdag ZsoltPhD, adjunktus, SZTE TTIK Számítástudomány Alapjai Tanszékgazdag@inf.u-szeged.hu
Uncontrolled Keywords: véletlenszerű fluktuációk, fluktuáció analízis, abszolút biztonságos kommunikáció, mozgásjelek analízise
Item ID: 9824
Identification Number: 30618325
doi: https://doi.org/10.14232/phd.9824
Date Deposited: 2018. May. 23. 08:11
Last Modified: 2019. Apr. 02. 10:05
Depository no.: B 6435
Supervisor: Dr. Gingl Zoltán
Supervisor scientific name label: tanszékvezető egyetemi tanár, az MTA doktora, SZTE
URI: http://doktori.bibl.u-szeged.hu/id/eprint/9824
Defence/Citable status: Defended.

Actions (login required)

View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year