SIMULATION MODEL FOR INFORMATION TRANSMISSION SYSTEM WITH NON-SEPARABLE DATA FACTORIAL CODING IN SIMULINK ENVIRONMENT

Authors

DOI:

https://doi.org/10.24025/2306-4412.4.2022.273385

Keywords:

factorial code, permutation, binary symmetric channel, error probability, simulation

Abstract

The work is devoted to the development and research of a simulation model, which includes the information transmission system with non-separable factorial coding of data in Simulink environment. The approach is based on the use of non-separable factorial coding of data that allows the implementation of integrated information security against unauthorized access and channel errors. Non-separable factorial coding involves the bijective transformation of an information message or its part into a permutation. The list of protocols must be developed. These protocols are aimed at solving the tasks of synchronizing transmitter and receiver, establishing communication, agreeing keys, and monitoring the information reliability for practical use of data factorial coding in information and communication systems. In order to minimize the developer's time and resources, all solutions in information exchange protocols, based on non-separable data factorial coding, should be simulated on appropriate computer models. The developed simulation model includes the transmitter that realizes the permutation formation, coding symbols with a binary uniform code, and transmission of the received sequence through a binary symmetric communication channel with independent bit errors. The receiver implements reverse conversion from a binary message into a symbolic one. In the process of simulation, the quantity of information messages correctly received and damaged by an error are recorded. In addition, cases of undetected errors on the received side are counted. The structure of the simulation model has been developed, and the functional purpose of each subsystem has been determined. The stages for model construction and configuration in Simulink environment are described in details. The built simulation model allows to investigate the influence of channel error on information messages. The results of experimental studies of information message transmission through a binary symmetric communication channel with given bit error probabilities testify to their correspondence to theoretical estimates and to the adequacy of the constructed model. The obtained simulation model will make it possible to conduct experiments to study data factorial coding in communication channels of different quality. In addition, the developed model is the basis for constructing a model of secure information exchange through a three-pass cryptographic protocol based on permutations.

Author Biographies

Emil Faure, Cherkasy State Technological University

Dr. Sc., Professor

Artem Skutskyi, Cherkasy State Technological University

Postgraduate

Artem Lavdanskyi, Cherkasy State Technological University

Ph. D., Associate Professor

References

Звіт про роботу системи виявлення вразливостей і реагування на кіберінциденти та кібератаки, Оперативний центр реагування на кіберінциденти державного центру кіберзахисту державної служби спеціального зв’язку та захисту інформації України, 2022(Q3), 2022. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://scpc.gov.ua/api/docs/4eeb6a10-b7aa-4396-8b04-e0e4b7fca1ba/4eeb6a10-b7aa-4396-8b04-e0e4b7fca1ba.pdf

Постанова Кабінету Міністрів України № 1295, груд. 23, 2020, Деякі питання забезпечення функціонування системи виявлення вразливостей і реагування на кіберінциденти та кібератаки. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1295-2020-%D0%BF#Text

"Статистика кібератак за чотири місяці війни". Держспецзв’язку. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.kmu.gov.ua/news/derzhspeczvyazku-statistika-kiberatak-za-chotiri-misyacivijni.

"Кібератаки групи UAC-0118 – дослідження CERT-UA", Державна служба спеціального зв’язку та захисту інформації України. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://cip.gov.ua/ua/news/kiberataki-grupi-uac-0118-doslidzhennya-ert-ua

"Які російські та проросійські хакери атакують Україну", Державна служба спеціального зв’язку та захисту інформації України. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://cip.gov.ua/ua/news/yaki-rosiiski-ta-prorosiiski-khakeri-atakuyut-ukrayinu

"Kali Linux". [Online]. Available: https://www.kali.org/

"Are your passwords in the green?" [Online]. Available: https://www.hivesystems.io/blog/are-your-passwords-in-the-green

Наказ Адміністрації Державної служби спеціального зв’язку та захисту інформації України № 601, черв. 2021, Методичні рекомендації щодо підвищення рівня кіберзахисту критичної інформаційної інфраструктури. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://cip.gov.ua/ua/news/nakaz-ad-2021-10-06-601

Э. В. Фауре, "Факториальное кодирование с исправлением ошибок", Радіоелектроніка, інформатика, управління, № 3, с. 130-138, 2017. doi: 10.15588/1607-3274-2017-3-15.

Э. В. Фауре, "Факториальное кодирование с восстановлением данных", Вісник Черкаського державного технологічного університету, № 2, с. 33-39, 2016.

J. Al-Aazzeh, B. Ayyoub, E. Faure, V. Shvydkyi, O. Kharin, and A. Lavdanskyi, "Telecommunication systems with multiple access based on data factorial coding", International Journal on Communications Antenna and Propagation, vol. 10, no. 2, pp. 102-113, 2020. doi: 10.15866/irecap.v10i2.17216.

M. Bóna, Combinatorics of Permutations. CRC Press, 2022.

E. Faure, A. Shcherba, B. Stupka, I. Voronenko, and A. Baikenov, "A method for reliable permutation transmission in short-packet communication systems’, in Information Technology for Education, Science and Technics. Lecture Notes in Computational Science and Engineering, (in press), 2022.

D. K. Chaturvedi, Modeling and Simulation of Systems Using MATLAB® and Simulink®. CRC press, 2017.

A. Shcherba, E. Faure, and O. Lavdanska, "Three-pass cryptographic protocol based on permutations", in 2020 IEEE 2nd Int. Conf. on Advanced Trends in Information Theory (ATIT), 2020, pp. 281-284. doi: 10.1109/ATIT50783.2020.9349343.

Published

2022-12-27

How to Cite

Faure, E., Skutskyi, A., & Lavdanskyi, A. (2022). SIMULATION MODEL FOR INFORMATION TRANSMISSION SYSTEM WITH NON-SEPARABLE DATA FACTORIAL CODING IN SIMULINK ENVIRONMENT. Bulletin of Cherkasy State Technological University, (4), 31–47. https://doi.org/10.24025/2306-4412.4.2022.273385

URN