https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/34 2026-06-23T19:13:01Z 2026-06-23T19:13:01Z Короткий, Тимофій Костянтинович https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9539 2026-06-23T10:53:00Z 2026-06-15T00:00:00Z

Title: Ієрархічна інформаційна система моделювання і дослідження алгоритмів потокового СЕТ-шифрування Authors: Короткий, Тимофій Костянтинович Abstract: Короткий Т.К. Ієрархічна інформаційна система моделювання і дослідження алгоритмів потокового СЕТ-шифрування. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 126 «Інформаційні системи та технології». – Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2026 Дисертаційна робота присвячена підвищенню продуктивності наукових досліджень СЕТ-операцій при побудові перспективних стійких алгоритмів потокового шифрування на основі розширення можливостей ієрархічної інформаційної системи моделювання і дослідження СЕТ-операцій за рахунок встановлення нових і уточнення існуючих взаємозв’язків між моделями ієрархічних рівнів, які в сукупності забезпечать автоматизований синтез і аналіз симетричних та несиметричних однооперандних і багатооперандних СЕТ-операцій, а також генераторів їх псевдовипадкових послідовностей для потокового СЕТ-шифрування. У першому розділі за результатами проведеного аналізу встановлено, що розбудова малоресурсних систем криптографічного захисту інформації на сьогоднішній день відноситься до найбільш актуальних задач розвитку захищених інформаційних і телекомунікаційних систем. Проаналізовано основні напрямки розвитку і області застосування малоресурсної криптографії. Проведено детальний аналіз відомих результатів дослідження СЕТ-операцій і алгоритмів СЕТ-шифрування, які відносяться до малоресурсної криптографії. Проаналізовано сучасний стан розвитку автоматизованих інформаційних систем моделювання і дослідження СЕТ-операцій та алгоритмів шифрування. Визначено їх переваги і недоліки. За результатами проведеного аналізу сформульована мета і завдання дисертаційного дослідження. Другий розділ присвячений дослідженню особливостей застосування несиметричних двохоперандних СЕТ-операцій, які допускають перестановку операндів в потокових системах шифрування. Проаналізовано два сценарії потокового шифрування, які базуються на використанні комутативних і не комутативних двохоперандних СЕТ-операцій. Наведено структури систем потокового шифрування на основі реалізації даних сценаріїв. Для забезпечення однозначного сприйняття задач і результатів дослідження наводяться основні поняття і визначення стосовно потокового СЕТ-шифрування, які необхідні для даної дисертаційної роботи. На основі реалізації послідовності дискретних перетворень побудована група моделей некомутативних двохоперандних двохрозрядних СЕТ-операціях подвійного циклу, кожна з яких забезпечує перестановку операндів. В основу побудови даної групи було покладено групу СЕТ-операцій з точністю до перестановки результатів перетворення. Дану групу було отримано на основі повного перебору можливих варіантів розміщення 2Сі-квантових однооперандних СЕТ-операціях в 2Сі-квантовій двохоперандній СЕТ-операції. Отримані результати забезпечили можливість удосконалення технології побудови удосконалених моделей некомутативних двохоперандних СЕТ-операцій. Сутність удосконалено полягає в заміні повторного використання технології для знаходження удосконаленої моделі після перестановки операндів на зміну змінних в удосконаленій моделі СЕТ-операції до перестановки операндів. Це забезпечує прямий перехід від моделі СЕТ-операції до перестановки операндів, до моделі СЕТ-операції після перестановки операндів. В третьому розділі запропоновано послідовність перетворень результатів обчислювального експерименту для побудови удосконалених моделей операцій несиметричного криптографічного кодування і декодування. На прикладі однієї з класифікованих множин операцій криптографічного кодування з точністю до перестановки представлених кортежами однооперандних операцій отримано математичні моделі удосконалених несиметричних двохоперандних двохрозрядних операцій подвійного циклу. Запропоновано використати метод синтезу симетричних двохоперандних двохрозрядних операцій для побудови групи несиметричних двохоперандних двохрозрядних операцій. Удосконалений метод синтезу двохоперандних двохрозрядних операцій криптографічного перетворення забезпечив синтез груп несиметричних операцій подвійного циклу. Коректність реалізації даного методу підтверджена класифікованими результатами обчислювального експерименту та збігом отриманих різними методами синтезу математичних моделей на приведеному прикладі однієї з множин операцій. Результати дослідження можливості синтезу множин несиметричних двохоперандних двохрозрядних операцій потрійного циклу показали обмеженість даного методу побудовою лише груп симетричних операцій та несиметричних операцій подвійного циклу. Четвертий розділ присвячено моделюванню множини несиметричних двохоперандних двохрозрядних операцій подвійного циклу на основі дублювання операцій для різних сценаріїв шифрування. Була встановлена можливість синтезу двохоперандних СЕТ-операцій, які допускають перестановку операндів шляхом поєднання однооперандних операцій. Досліджено можливість синтезу множини симетричних двохрозрядних двохоперандних СЕТ-операцій на шляхом поєднання однооперандних операцій. Досліджено особливості синтезу прямих і обернених двохрозрядних двохоперандних СЕТ-операцій, які допускають перестановку операндів, шляхом поєднання однооперандних СЕТ-операцій, перша з яких є симетричною, а також шляхом поєднання однооперандних СЕТ-операцій, перша з яких є несиметричною. Встановлено взаємозв’язки і обмеження які відображають особливості синтезу двохрозрядних двохоперандних операцій криптографічного перетворення, які допускають перестановку операндів при різних моделях перетворення першого операнду. П’ятий розділ присвячено побудові моделі ієрархічної інформаційної системи моделювання і дослідження симетричних і несиметричних СЕТ-операцій. Основним елементом малоресурсної системи потокового СЕТ-шифрування е генератор псевдовипадкової послідовності СЕТ-операцій з точністю до перестановки. В процесі дослідження генераторів послідовності несиметричних СЕТ-операцій з точністю до перестановки другого операнда було встановлено наступне: в процесі модифікації двохоперандної СЕТ-операції набір однооперандних операцій не змінюється, а змінюється лише їх послідовність, отримані модифіковані СЕТ-операції будуть мати однакові криптографічні властивості, тому що реалізують однакові набори таблиць підстановок; реалізація генераторів груп прямих обернених несиметричних двохоперандних СЕТ-операцій з точністю до перестановки другого операнда вимагає застосування в криптографічному алгоритмі лише прямої і оберненої несиметричних двохоперандних СЕТ-операцій і набору прямих однооперандних СЕТ-операцій, що забезпечує суттєве спрощення алгоритмів СЕТ-шифрування. В процесі дослідження генераторів послідовності несиметричних СЕТ-операцій з точністю до перестановки першого операнда було встановлено наступне: в процесі модифікації несиметричної двохоперандної СЕТ-операцій з змінюється математична модель двохоперандної СЕТ-операції за рахунок модифікації моделей однооперандих СЕТ-операцій, що приводить до модифікації таблиць підстановки; якщо при шифруванні інформації генератор реалізує модифікацію СЕТ-операції з точністю до перестановки першого операнда, то для розшифрування необхідно використовувати генератор обернених СЕТ-операцій з точністю до перестановки результату криптографічного перетворення; збільшення кількості однооперандних СЕТ-операцій при використанні групи модифікованих несиметричних СЕТ-операцій з точністю до перестановки першого операнду забезпечує збільшення кількості таблиць підстановки, які реалізується в процесі шифрування і як наслідок збільшення криптостійкості алгоритму шифрування. Отримані результати досліджень стали теоретичною основою для побудови моделі ієрархічної інформаційної системи моделювання і дослідження симетричних і несиметричних СЕТ-операцій. Для уніфікації програмної реалізації інформаційної системи запропоновано використати базу даних, і базу знань. База даних забезпечить зберігання параметрів синтезу, синтезовані СЕТ-операцій, і їх властивості. База знань наповнюється моделями синтезу операцій, моделями синтезу груп операцій і моделями генерації псевдовипадкових послідовностей СЕТ-операцій. Під вимогами до процесу функціонування системи розглядаються формалізовані обмеження на реалізацію конкретних задач моделювання і дослідження. Обмеження напряму взаємодіють як з базою даних так і з базою знань. Вирішення нової задачі дослідження забезпечує розширення бази знань. Застосування запропонованих баз даних і знань забезпечать простоту подальшого вдосконалення інформаційної системи та можливість її адаптації до вирішення нових задач по синтезу і дослідженню СЕТ-операцій. Наукова новизна отриманих результатів: – вперше побудована модель ієрархічної інформаційної системи моделювання і дослідження симетричних і несиметричних СЕТ-операцій, на основі методів синтезу СЕТ-операцій і груп СЕТ-операцій, шляхом вдосконалення моделей, методів і технології побудови комутативних і некомутативних СЕТ-операції, а також генераторів псевдовипадкових наборів СЕТ-операцій, що дозволило встановлювати нові залежності між моделями синтезу симетричних і несиметричних операцій, які приводять до розширення взаємозв’язків між моделями ієрархічних рівнів інформаційної системи, реалізація якої забезпечить експериментальну підтримку для побудову перспективних стійких малоресурсних алгоритмів потокового шифрування; – удосконалено технологію побудови удосконалених моделей некомутативних двохрозрядних двохоперандних СЕТ-операції за результатами експерименту, на основі побудови удосконалених моделей СЕТ-операцій за результатами експерименту, шляхом встановлення взаємозв’язків між моделями до і після перестановки операндів, що забезпечило зменшення складності моделювання некомутативних СЕТ-операцій на основі реалізації прямого переході від побудованої моделі СЕТ-операції до моделі СЕТ-операції з переставленими операндами; – удосконалено метод синтезу двохоперандних двохрозрядних операцій криптографічного перетворення на основі метод синтезу симетричних операцій, шляхом застосування в якості першої базової операції несиметричної операції криптоперетворення та додаткової побудови оберненої операції за результатами обчислювального експерименту, що забезпечили можливість додаткового синтезу несиметричних двохоперандних двохрозрядних операцій подвійного циклу; – удосконалено метод побудови двохрозрядних двохоперандних операцій, які допускають перестановку операндів на основі об’єднання двохрозрядних однооперандних операцій криптографічного перетворення, шляхом встановлення взаємозв’язків між прямими і оберненими операціями, що дозволило змоделювати всі двохрозрядні двохоперандні операції, які допускають перестановку операндів. Практичне значення отриманих результатів. Практична цінність дисертаційної роботи полягає в тому, що отримані наукові результати доведено здобувачем до конкретних моделей, інженерних методик розрахунку, та отриманих варіантів застосування моделей генераторів псевдовипадкових послідовностей СЕТ-операцій. На підставі проведених досліджень побудовано програмний макет ієрархічної інформаційної системи моделювання і дослідження алгоритмів потокового СЕТ-шифрування. Дана інформаційна система забезпечує розширення спектру 2Сі-квантових СЕТ-операцій, що аналізуються, та які допускають перестановку операндів з 96 симетричних до 576 симетричних та несиметричних 2Сі-квантових СЕТ-операцій, які допускають перестановку операндів, а також до 10623 2Сі-квантових СЕТ-операцій, які не допускають перестановку операндів. Дана інформаційна система забезпечить дослідження систем потокового шифрування в яких може бути використано до несиметричних двохоперандних СЕТ-операцій, з яких 1 625 702 400 3Сі-квантові СЕТ-операції що допускають перестановку операндів. Реалізація. Результати дисертаційного дослідження впроваджено в навчальний процес Черкаського державного технологічного університету: – на кафедрі інформаційних технологій проектування при підготовці бакалаврів за спеціальністю 126 «Інформаційні системи та технології» в курсі лекцій з дисциплін «Системи інформаційної безпеки», а також при виконанні курсових і кваліфікаційних робіт; – на кафедрі інформаційної безпеки та комп’ютерної інженерії при підготовці бакалаврів за спеціальністю 123 «Комп’ютерна інженерія» в курсі лекцій з дисциплін: «Безпека програмного забезпечення», «Арифметичні та логічні структури комп’ютерів», а також при виконанні кваліфікаційних робіт магістрів за спеціальністю 123 «Комп’ютерна інженерія» освітньої програми «Системне програмування».; Korotkyi T.K. Hierarchical information system for modeling and research of stream СET encryption algorithms. – Qualification scientific work submitted as a manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in specialty 126 "Information Systems and Technologies" – Cherkasy State Technological University, Cherkasy, 2026. The dissertation is devoted to improving the efficiency of research on СET-operations in the development of advanced, resilient stream cipher algorithms. The approach is based on expanding the capabilities of a hierarchical information system for modeling and analyzing СET-operations by establishing new and refining existing interrelations between hierarchical models. Collectively, this ensures automated synthesis and analysis of symmetric and asymmetric single-operand and multi-operand СET-operations, as well as generators of their pseudorandom sequences for stream СET-encryption. In the first chapter, presents an analytical review establishing that the development of resource-efficient cryptographic systems is one of the most pressing challenges in secure information and telecommunication technologies. The chapter surveys the main trends and application areas of lightweight cryptography, providing a detailed analysis of existing research on СET-operations and СET-encryption algorithms in this domain. The current state of automated information systems for modeling and analyzing СET-operations is examined, highlighting strengths and weaknesses. Based on this analysis, the research objectives and tasks of the dissertation are formulated. The second chapter investigates the application of asymmetric two-operand СET-operations permitting operand permutation in stream encryption systems. Two encryption scenarios based on commutative and non-commutative two-operand СET-operations are analyzed, and system structures for their implementation are presented. To ensure clarity, key concepts and definitions relevant to stream СET-encryption are introduced. A group of models of non-commutative two-operand two-bit double-cycle СET-operations was constructed, each supporting operand permutation. The construction was based on a group of СET-operations defined up to the permutation of transformation results, obtained by exhaustively enumerating all possible placements of 2Ci-quantum single-operand operations within a 2Ci-quantum two-operand operation. These results enabled refinement of the technology for constructing advanced models of non-commutative two-operand СET-operations, allowing a direct transition from an operation model to its permuted form by variable substitution rather than repeated application of the synthesis method. In the third chapter, introduces a sequence of transformations of computational experiment results to construct advanced models of asymmetric encryption and decryption operations. Using an example of a classified set of encryption operations (defined up to operand permutation and represented by tuples of single-operand operations), mathematical models of advanced asymmetric two-operand two-bit double-cycle operations were obtained. A method originally intended for synthesizing symmetric two-operand two-bit operations was adapted to construct groups of asymmetric two-operand two-bit operations. The improved synthesis method produced groups of asymmetric double-cycle operations, with correctness validated through classified experimental results and consistency across different synthesis approaches. Further experiments on synthesizing sets of asymmetric two-operand two-bit triple-cycle operations demonstrated limitations of the method, showing that it can construct only groups of symmetric operations and asymmetric double-cycle operations. The fourth chapter focuses on modeling sets of asymmetric two-operand two-bit double-cycle operations through operation duplication for various encryption scenarios. The study confirmed the feasibility of synthesizing two-operand СET-operations that allow operand permutation by combining single-operand operations. The synthesis of symmetric two-bit two-operand СET-operations through such combinations was also explored. Specific attention was given to direct and inverse two-bit two-operand СET-operations permitting operand permutation, constructed either by combining single-operand operations where the first is symmetric or where it is asymmetric. The research established interrelations and constraints characterizing the synthesis of two-bit two-operand cryptographic transformations permitting operand permutation under different models of first-operand transformation. The fifth chapter presents the construction of a hierarchical information system for modeling and analyzing symmetric and asymmetric СET-operations. The central element of a lightweight stream СET-encryption system is a pseudorandom sequence generator of СET-operations defined up to operand permutation. The study of generators of asymmetric operations with second-operand permutation showed that modification alters only the sequence of single-operand operations, not their set. Thus, the resulting operations preserve identical cryptographic properties since they implement the same substitution tables. Generators of groups of direct and inverse asymmetric operations with second-operand permutation therefore require only the direct and inverse asymmetric operations together with a set of single-operand operations, significantly simplifying encryption algorithms. In contrast, with first-operand permutation, modification changes the mathematical model itself through changes to single-operand components, leading to new substitution tables. In this case, decryption requires generators of inverse operations defined with respect to permutation of the cryptographic result. Increasing the number of single-operand operations in such groups expands the number of substitution tables realized during encryption, thereby enhancing algorithmic cryptographic strength. The research results formed the theoretical basis for the hierarchical information system. For unified implementation, both a database and a knowledge base are proposed. The database stores synthesis parameters, generated operations, and their properties, while the knowledge base contains models of operation synthesis, groups of operations, and pseudorandom sequence generation. System requirements are formulated as formalized constraints on modeling and research tasks, directly interacting with both repositories. Solving new tasks expands the knowledge base, ensuring adaptability and continuous improvement of the system. Scientific novelty of the obtained results: For the first time, a model of a hierarchical information system for modeling and analyzing symmetric and asymmetric СET-operations has been developed, based on synthesis methods for individual operations and operation groups. This refinement of models, methods, and technologies for constructing commutative and non-commutative operations, as well as pseudorandom operation generators, established new dependencies between synthesis models, broadening interrelations between hierarchical levels of the system. The implementation provides experimental support for developing lightweight, resilient stream cipher algorithms. The technology for constructing advanced models of non-commutative two-bit two-operand СET-operations has been improved by establishing interrelations between models before and after operand permutation. This reduced the complexity of modeling non-commutative operations by enabling direct transition from an operation model to its permuted form. The method of synthesizing two-operand two-bit cryptographic transformations has been refined by applying an asymmetric transformation as the first base operation and additionally constructing an inverse operation from experimental results. This enabled synthesis of new asymmetric two-operand two-bit double-cycle operations. The method of constructing two-bit two-operand operations permitting operand permutation has been improved by combining single-operand cryptographic transformations, with interrelations established between direct and inverse operations. This allowed modeling of all two-bit two-operand operations that permit operand permutation. The practical value of the obtained results. The practical significance of this research lies in the translation of theoretical results into concrete models, engineering calculation methods, and applied variants of pseudorandom СET-operation generators. A prototype hierarchical information system for modeling and studying stream СET-encryption algorithms was implemented. The system expands the range of analyzable 2Ci-quantum СET-operations permitting operand permutation from 96 symmetric to 576 symmetric and asymmetric operations, and up to 10,623 2Ci-quantum operations that do not permit permutation. The system also supports the study of stream cipher systems employing up to 65⋅10^35 asymmetric two-operand СET-operations, including 1,625,702,400 3Ci-quantum operations permitting operand permutation. Implementation. The results of the dissertation research have been integrated into the educational process of Cherkasy State Technological University: at the Department of Information Technologies in Design in the training of bachelors majoring in 126 “Information Systems and Technologies”, within the lecture courses “Information Security Systems”, as well as in the execution of course projects and qualification theses; at the Department of Information Security and Computer Engineering in the training of bachelors majoring in 123 “Computer Engineering”, within the lecture courses “Software Security”, “Arithmetic and Logical Structures of Computers”, as well as in the preparation of master’s theses in specialty 123 “Computer Engineering” under the educational program “System Programming.”

2026-06-15T00:00:00Z Петричак, Олександр Павлович https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9522 2026-06-23T10:52:17Z 2026-06-12T00:00:00Z

Title: Формування маркетингових комунікацій компанії в умовах цифрової трансформації бізнес-процесів Authors: Петричак, Олександр Павлович Abstract: Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 075 «Маркетинг» – Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2026. Дисертаційну роботу присвячено обґрунтуванню теоретико-методичних основ і розробленню практичних рекомендацій щодо формування маркетингових комунікацій компанії в умовах цифрової трансформації бізнес-процесів. У роботі зазначено, що в умовах прискорення економічних процесів маркетингові комунікації зазнають суттєвих трансформацій, зумовлених насамперед технологічним розвитком, цифровізацією бізнес-середовища та ускладненням ринкової взаємодії. Накопичення значних обсягів даних, поширення цифрових технологій і зближення фізичного та віртуального просторів формують нові умови комунікаційної взаємодії між підприємствами, споживачами й іншими стейкхолдерами. Обґрунтовано, що глобальні процеси цифровізації суттєво змінюють умови функціонування підприємств, трансформуючи бізнес-процеси, комунікаційні моделі взаємодії із зацікавленими сторонами. Важливим напрямом цих трансформацій є зміна підходів до формування маркетингових комунікацій. Узагальнено наукові підходи до трактування маркетингових комунікацій та виокремлено інструментальний, процесний, управлінський, реляційний, системно-інтеграційний, цифровий та алгоритмічний підходи, що дало змогу відобразити трансформацію сутності маркетингових комунікацій відповідно до розвитку маркетингових парадигм, ускладнення ринкового середовища й технологічних змін у бізнесі. На цій основі розширено етапізацію розвитку маркетингових комунікацій і обґрунтовано їхню еволюцію від допоміжного інструменту збуту та одностороннього інформування до інтегрованої data-driven системи управління взаємодією зі стейкхолдерами. Встановлено, що сучасний етап розвитку маркетингових комунікацій характеризується переходом до персоналізованої та предиктивної моделі взаємодії, у межах якої комунікаційні рішення формуються на основі поведінкових даних, цифрових слідів споживачів і технологій штучного інтелекту. Запропоновано авторське визначення маркетингових комунікацій в умовах цифрової трансформації бізнес-процесів як інтегрованої системи управління взаємодією підприємства зі стейкхолдерами, що базується на використанні цифрових платформ, аналітики даних, автоматизованих та алгоритмічних технологій і спрямована на формування персоналізованих комунікацій, забезпечення безперервного діалогу, управління клієнтським досвідом і створення довгострокової цінності для споживачів і підприємства. У роботі запропоновано концептуальний підхід до формування маркетингових комунікацій на основі даних і технологій штучного інтелекту. Обґрунтовано, що розвиток цифрових технологій, аналітики великих даних, штучного інтелекту та автоматизованих комунікаційних платформ змінює не тільки інструментальне забезпечення маркетингових комунікацій, а й їхню економічну природу, функціональне призначення та управлінську роль. У межах запропонованого підходу розкрито взаємозв’язок між макродетермінантами розвитку комунікаційного середовища, концептуальною трансформацією маркетингових комунікацій, зміною їхніх функцій і формуванням нового технологічного підґрунтя. Це дало змогу уточнити зміст поняття «маркетингові комунікації на основі даних та технологій штучного інтелекту» та обґрунтувати їх перехід від переважно інформаційного впливу до системи персоналізованої та інтерактивної взаємодії. Здійснено систематизацію детермінант формування маркетингових комунікацій у цифровому середовищі. На основі узагальнення наукових підходів і сучасних тенденцій цифрової трансформації запропоновано групування детермінант на зовнішні (технологічні, ринкові, споживчо-поведінкові, інституційно-нормативні та соціально-економічні чинники) і внутрішні (рівень цифрової зрілості підприємства, особливості бізнес-моделі, ресурсне забезпечення, компетентність персоналу, наявність бренд-платформи та інформаційно-аналітична спроможність). Особливу увагу приділено технологічному складнику як визначальному драйверу розвитку маркетингових комунікацій у цифровому середовищі. Обґрунтовано, що цифрові платформи, CRM-системи, Big Data, штучний інтелект, маркетингова автоматизація, соціальні мережі та аналітичні сервіси змінюють не лише набір комунікаційних інструментів, а й саму логіку взаємодії підприємств зі споживачами. Обґрунтовано, що традиційні підходи до оцінювання ефективності маркетингових комунікацій, які переважно базуються на розмежуванні економічних і комунікативних результатів, не повною мірою відображають багатовимірний вплив сучасних комунікацій, особливо в умовах цифрової трансформації бізнес-процесів. Запропоновано методичний підхід, побудований на виділенні блоків індикаторів результативності маркетингових комунікацій: комунікативної, поведінкової, економічної, аналітико-технологічної, соціально-етичної, адаптивної результативності та результативності клієнтського досвіду, що дає змогу системно оцінити різні аспекти комунікаційного впливу. Для узагальнення отриманих оцінок використано індексний метод, який передбачає формування інтегрального індексу результативності маркетингових комунікацій. Такий підхід дає змогу не лише оцінити рівень результативності за кожним блоком, а й визначити загальний стан комунікаційної діяльності підприємства. Досліджено трансформацію маркетингових комунікацій аграрних компаній в умовах цифровізації та визначено основні тенденції їхнього розвитку: data-driven трансформації, використання технологій штучного інтелекту, інтеграція маркетингових комунікацій, платформізація ринкової взаємодії, розвиток гіперперсоналізації та посилення ESG-комунікацій. Здійснено аналіз економічних показників аграрних компаній, який свідчить, що незважаючи на суттєві зовнішні виклики, досліджувані компанії зберігають певний рівень фінансової стійкості, що безпосередньо впливає на характер та інтенсивність їхніх маркетингових комунікацій. Досліджено практику використання цифрових комунікаційних інструментів провідними аграрними компаніями України та проведено їхнє експертне оцінювання за визначеною методикою, що дало змогу конкретизувати особливості їх комунікаційних моделей. Встановлено, що ПрАТ «МХП» формує найбільш збалансовану систему маркетингових комунікацій, у якій поєднуються корпоративний брендинг, омніканальні комунікації, емоційний контент та ESG-проєкти для формування цифрових спільнот навколо брендів, що підтверджено високим інтегральним індексом результативності маркетингових комунікацій. ТОВ СП «НІБУЛОН» інтегрує цифрові комунікації безпосередньо у логістичні та закупівельні процеси, поєднуючи сервісні, антикризові та репутаційні комунікації. ТОВ «Фірма Ерідон» формує експертно-консультаційну модель комунікацій, де головну роль відіграють агроаналітика, орієнтація на експертність, освітній контент і цифрові сервіси підтримки агровиробників. Для ТОВ «ЛДК Україна» встановлено переважання інституційних, глобальних та ESG-комунікацій, з використанням глобальної аналітики, data-driven управління та міжнародних цифрових платформ. Узагальнення результатів аналізу великих аграрних компаній дало підстави встановити, що найбільш розвинені маркетингові комунікації в аграрному секторі формуються на перетині цифрової інтеграції, стратегічного управління репутацією та брендом, ESG-позиціонування, стійкості комунікацій в умовах кризових змін та роботи з різними групами стейкхолдерів. Здійснено дослідження локальних аграрних підприємств і виявлено специфіку їхньої комунікаційної діяльності: вона переважно базується на локальній довірі, особистих контактах, репутації власника, соціальних мережах, месенджерах, простих вебресурсах і прямих продажах. Основними проблемами локальних аграрних підприємств визначено фрагментарність цифрової присутності, слабку інтеграцію каналів, недостатнє використання CRM-систем, аналітики даних, маркетингової автоматизації, таргетованого просування та цифрових платформ збуту. Отримані результати сформували підґрунтя для розроблення практичних рекомендацій щодо удосконалення маркетингових комунікацій локальних аграрних підприємств з урахуванням їхніх ресурсних можливостей, локальної ринкової орієнтації та потреб цифрового розвитку. Систематизовано закордонний досвід формування маркетингових комунікацій аграрних підприємств у цифровому середовищі та визначено, що їхній розвиток відбувається в напрямі переходу від використання окремих інструментів просування до формування інтегрованих цифрових комунікаційних екосистем. Виокремлено найбільш результативні практики розвитку маркетингових комунікацій в аграрному бізнесі: використання цифрових платформ, інтегрованих комунікаційних екосистем, персоналізованої взаємодії зі стейкхолдерами, механізмів цифрової конкуперації та моделей коротких ланцюгів постачання. Встановлено, що для локальних аграрних підприємств України найбільш доцільною є не механічна імплементація складних платформних рішень великих аграрних корпорацій, а адаптація доступних цифрових рішень, орієнтованих на посилення ринкової присутності, розвиток прямих комунікацій зі споживачами, партнерами й громадами, формування репутаційного капіталу та розширення каналів збуту. Сформовано рекомендації щодо адаптації кращих міжнародних практик до діяльності вітчизняних аграрних підприємств для підвищення ефективності маркетингових комунікацій та зміцнення їхніх конкурентних позицій у цифровій економіці. На основі здійсненого аналізу сформовано концептуальний підхід до побудови інтегрованої цифрової платформи маркетингових комунікацій локальних аграрних підприємств як практичного інструменту переходу від фрагментарного використання окремих цифрових каналів до цілісної системи управління комунікаційною взаємодією. Запропонована платформа передбачає побудову єдиного цифрового середовища, що ґрунтується на взаємодії п’яти функціональних модулів і відповідних метрик оцінювання: data-driven ядра платформи, модуля управління взаємодією зі стейкхолдерами, омніканального комунікаційного середовища, контентно-сервісного модуля та аналітико-управлінського модуля. Запропоновано адресний підхід до впровадження інтегрованої цифрової платформи маркетингових комунікацій, який передбачає визначення пріоритетних цифрових рішень залежно від виявлених проблем комунікаційної діяльності, рівня цифрової зрілості підприємства та особливостей взаємодії з основними групами стейкхолдерів. Такий підхід забезпечить перехід від розрізненого використання цифрових інструментів до інтегрованої цифрової моделі маркетингових комунікацій. Обґрунтовано необхідність розвитку ESG-орієнтованих маркетингових комунікацій локальних аграрних підприємств як інструменту підвищення їх репутаційної видимості. Визначено, що на відміну від великих аграрних компаній, які мають можливості для підготовки повноцінної ESG-звітності та формування розвинених систем цифрової репрезентації сталого розвитку, локальні аграрні підприємства часто реалізують соціальні, екологічні, благодійні та громадські ініціативи без їх належного системного висвітлення у цифровому середовищі. Це зумовлює потребу в адаптованому підході до організації ESG-комунікацій, який враховує ресурсні можливості підприємств, рівень їх цифрової присутності, а також специфіку функціонування в умовах воєнного періоду. Запропоновано систематизацію напрямів ESG-орієнтованих маркетингових комунікацій локальних аграрних підприємств через чотири вектори їх упровадження: розвиток соціально спрямованого цифрового контенту, модернізацію екологічного позиціонування, технологічну інтеграцію ESG-комунікацій на засадах цифровізації та адаптивну ESG-комунікацію.; Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in Specialty 075 "Marketing" – Cherkasy State Technological University, Cherkasy, 2026. The dissertation is devoted to substantiating the theoretical and methodical foundations and developing practical recommendations for the formation of a company's marketing communications under the conditions of the digital transformation of business processes. The study emphasizes that, in the context of accelerating economic processes, marketing communications are undergoing significant transformations driven primarily by technological advancement, the digitalization of the business environment, and the increasing complexity of market interactions. The accumulation of vast amounts of data, the widespread adoption of digital technologies, and the convergence of physical and virtual spaces are creating new conditions for communication among enterprises, consumers, and other stakeholders. It is substantiated that global digitalization processes are fundamentally changing the operating environment of enterprises by transforming business processes and communication models with stakeholders. One of the key directions of these transformations is the shift in approaches to the formation of marketing communications. Scientific approaches to the interpretation of marketing communications have been systematized, and the instrumental, process, managerial, relational, system-integration, digital, and algorithmic approaches have been identified. This made it possible to reflect the transformation of the essence of marketing communications in accordance with the evolution of marketing paradigms, the growing complexity of the market environment, and technological changes in business. On this basis, the stages of marketing communications development have been expanded, and their evolution from a supporting sales tool and a means of one-way information dissemination to an integrated data-driven stakeholder interaction management system has been substantiated. It has been established that the current stage of marketing communications development is characterized by a transition toward a personalized and predictive interaction model, in which communication decisions are formed on the basis of behavioral data, consumers’ digital footprints, and artificial intelligence technologies. An original definition of marketing communications in the context of the digital transformation of business processes is proposed as an integrated system for managing enterprise–stakeholder interactions based on the use of digital platforms, data analytics, automated and algorithmic technologies, aimed at creating personalized communications, ensuring continuous dialogue, managing customer experience, and generating long-term value for both consumers and enterprises. The dissertation proposes a conceptual approach to the formation of marketing communications based on data and artificial intelligence technologies. It is substantiated that the development of digital technologies, big data analytics, artificial intelligence, and automated communication platforms is transforming not only the instrumental support of marketing communications but also their economic nature, functional purpose, and managerial role. Within the framework of the proposed approach, the interrelationships among the macro-determinants of the communication environment development, the conceptual transformation of marketing communications, the evolution of their functions, and the formation of a new technological foundation are revealed. This made it possible to refine the content of the concept of “data- and artificial intelligence-driven marketing communications” and to substantiate their transition from a predominantly informational influence mechanism to a system of personalized and interactive stakeholder engagement. A systematization of the determinants influencing the formation of marketing communications in the digital environment has been carried out. Based on a synthesis of scientific approaches and contemporary trends in digital transformation, these determinants are classified into external factors (technological, market-related, consumer-behavioral, institutional and regulatory, and socio-economic factors) and internal factors (the level of an enterprise’s digital maturity, business model characteristics, resource availability, staff competencies, the presence of a brand platform, and information and analytical capabilities). Particular attention is paid to the technological component as a key driver of marketing communications development in the digital environment. It is substantiated that digital platforms, CRM systems, Big Data, artificial intelligence, marketing automation, social media, and analytical services are transforming not only the set of communication tools employed by enterprises but also the very logic of their interaction with consumers. It is substantiated that traditional approaches to evaluating the effectiveness of marketing communications, which are primarily based on distinguishing between economic and communicative outcomes, do not fully capture the multidimensional impact of contemporary communications, particularly in the context of the digital transformation of business processes. A methodical approach is proposed based on the identification of indicator blocks for assessing marketing communications performance, including communicative, behavioral, economic, analytical and technological, socio-ethical, adaptive, and customer experience performance. This approach enables a comprehensive evaluation of various dimensions of communication impact. To aggregate the obtained assessments, an index-based method is employed, involving the calculation of an integrated marketing communications performance index. Such an approach makes it possible not only to assess the level of performance within each indicator block but also to determine the overall state of an enterprise’s communication activities. The transformation of marketing communications in agricultural companies under conditions of digitalization has been investigated, and the key trends in their development have been identified, including data-driven transformation, the use of artificial intelligence technologies, the integration of marketing communications, the platformization of market interactions, the development of hyper-personalization, and the strengthening of ESG communications. An analysis of the economic performance of agricultural companies indicates that, despite significant external challenges, the companies under study have maintained a certain level of financial resilience, which directly affects the nature and intensity of their marketing communications. The use of digital communication tools by leading Ukrainian agricultural companies was examined and assessed through an expert evaluation based on the proposed methodology, which made it possible to specify the distinctive features of their communication models. It was established that MHP has developed the most balanced marketing communications system, combining corporate branding, omnichannel communications, emotional content, and ESG initiatives aimed at building digital communities around its brands, as evidenced by its high integrated marketing communications performance index. NIBULON Ltd integrates digital communications directly into its logistics and procurement processes, combining service-oriented, crisis-response, and reputation management communications. Eridon LLC has developed an expert-consultative communication model in which agro-analytics, expertise-oriented positioning, educational content, and digital support services for agricultural producers play a central role. For LDC Ukraine, the predominance of institutional, global, and ESG communications was identified, supported by the use of global analytics, data-driven management, and international digital platforms. The generalization of the findings regarding large agricultural companies provides grounds to conclude that the most advanced marketing communications in the agricultural sector emerge at the intersection of digital integration, strategic reputation and brand management, ESG positioning, communication resilience under crisis conditions, and effective engagement with diverse stakeholder groups. A study of local agricultural enterprises was conducted, revealing the specific characteristics of their communication activities. These activities are predominantly based on local trust, personal relationships, the reputation of the owner, social media, messaging applications, basic web resources, and direct sales. The main challenges faced by local agricultural enterprises were identified as the fragmented nature of their digital presence, weak integration of communication channels, insufficient use of CRM systems, data analytics, marketing automation, targeted promotion, and digital sales platforms. The findings provided the basis for developing practical recommendations aimed at improving the marketing communications of local agricultural enterprises, taking into account their resource capabilities, local market orientation, and digital development needs. International experience in the development of marketing communications of agricultural enterprises in the digital environment has been systematized, revealing that their evolution is characterized by a shift from the use of individual promotional tools toward the creation of integrated digital communication ecosystems. The most effective practices for the development of marketing communications in the agricultural sector have been identified, including the use of digital platforms, integrated communication ecosystems, personalized stakeholder engagement, mechanisms of digital coopetition, and short supply chain models. It has been established that, for local agricultural enterprises in Ukraine, the most appropriate approach is not the mechanical implementation of complex platform-based solutions employed by large agricultural corporations, but rather the adaptation of accessible digital solutions aimed at strengthening market presence, enhancing direct communications with consumers, partners, and local communities, building reputational capital, and expanding sales channels. Based on these findings, recommendations have been developed for adapting best international practices to the activities of domestic agricultural enterprises in order to improve the effectiveness of marketing communications and strengthen their competitive positions within the digital economy. Based on the conducted analysis, a conceptual approach to the development of an integrated digital marketing communications platform for local agricultural enterprises has been proposed as a practical tool for transitioning from the fragmented use of individual digital channels to a holistic system of communication interaction management. The proposed platform involves the creation of a unified digital environment based on the interaction of five functional modules and their corresponding evaluation metrics: a data-driven platform core, a stakeholder relationship management module, an omnichannel communication environment, a content and service module, and an analytical and management module. A targeted approach to the implementation of the integrated digital marketing communications platform is proposed, which involves identifying priority digital solutions according to the specific communication challenges identified, the level of the enterprise’s digital maturity, and the characteristics of its interaction with key stakeholder groups. Such an approach will facilitate the transition from the isolated use of digital tools to an integrated digital model of marketing communications. The necessity of developing ESG-oriented marketing communications for local agricultural enterprises as a tool for enhancing their reputational visibility has been substantiated. It has been determined that, unlike large agricultural companies, which possess the resources required to prepare comprehensive ESG reports and develop advanced systems for the digital representation of sustainability practices, local agricultural enterprises often implement social, environmental, charitable, and community initiatives without ensuring their systematic communication in the digital environment. This creates a need for an adapted approach to organizing ESG communications that takes into account the resource capabilities of enterprises, the level of their digital presence, and the specific conditions of operating during wartime. A systematization of ESG-oriented marketing communication directions for local agricultural enterprises is proposed through four implementation vectors: the development of socially oriented digital content, the modernization of environmental positioning, the technological integration of ESG communications through digitalization, and adaptive ESG communication.

2026-06-12T00:00:00Z Підласий, Дмитро Андрійович https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9521 2026-06-23T10:51:41Z 2026-06-11T00:00:00Z

Title: Метод синтезу CET-операцій на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією Authors: Підласий, Дмитро Андрійович Abstract: Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 123 «Комп`ютерна інженерія». – Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2026. Дисертаційна робота присвячена підвищенню варіативності малоресурсних потокових шифрів випадкової підстановки за рахунок розробки і впровадження методу синтезу СЕТ-операцій на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією, які забезпечують можливість подвійного управління процесом криптографічного перетворення як від ключової послідовності, так і від вхідної інформації, при збільшенні кількості таблиць підстановки, що реалізуються в криптоалгоритмі. У першому розділі за результатами аналізу областей застосування малоресурсного комп’ютеризованого захисту цифрової інформації була встановлена необхідність розширення і впровадження засобів малоресурсної криптографії. Проведений аналіз методів та засобів малоресурсного захисту інформації показав, що більшість малоресурсних криптоалгоритмів фактично є спрощеними версіями відомих повноцінних криптографічних алгоритмів. Проведено огляд публікацій по одному із перспективних напрямків малоресурсної криптографії – СЕТ-шифруванню, яке базується на використанні таблиць підстановок, представлених дискретними моделями. На основі проведеного аналізу сучасного стану і перспектив розвитку СЕТ-шифрування було сформульовано мету і завдання дисертаційного дослідження. В другому розділі на основі дискретних моделей елементарних функцій операцій, керованих інформацією, отриманих за результатами обчислювального експерименту, побудовані дискретно-алгебраїчні моделі елементарних функцій операцій, керованих інформацією. Визначена основна властивість елементарних функцій операцій, керованих інформацією, яка полягає в тому, що вибір операції логічного додавання або логічного множення двох вхідних Сі-квантів інформації визначається значенням третього управляючого Сі-кванта вхідної інформації. Встановлено, що для управління вибором логічної операції, яка визначає результат перетворення вхідної інформації елементарною функцією операції керованою інформацією, може бути використано будь який вхідний Сі-квант інформації. На основі зміни управляючих Сі-квантів інформації запропоновано технологію багатоваріантного синтезу дискретно-алгебраїчних моделей елементарних функцій операцій, керованих інформацією. На прикладі дискретно-алгебраїчного опису елементарних функцій розроблено багатоваріантний метод синтезу моделей елементарних функцій операцій, керованих інформацією. Для спрощення процесів подальшого дослідження синтезу і аналізу СЕТ-операцій, побудованих на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією, запропоновано використання дискретно-казуальних моделей елементарних функцій. Встановлено, що використання дискретно-казуального опису дозволяє будувати багатоваріантні дискретно-казуальні моделі елементарних функцій на основі розробленого методу синтезу моделей елементарних функцій операцій, керованих інформацією. В третьому розділі в процесі дослідження встановлено, що кожну СЕТ-операцію, побудовану на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією, можна представити за допомогою 27 моделей операції при використанні 27 варіантів послідовності ключових елементів. Аналіз результатів обчислювального експерименту по моделюванню СЕТ-операцій на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією дозволив запропонувати підхід до побудови базової групи СЕТ-операцій, яка містить лише симетричні операції. Побудова базової групи з лише симетричних СЕТ-операцій суттєво зменшує обсяг дослідження через зняття потреби в пошуку обернених СЕТ-операцій, адже прямі і обернені операції співпадають. Для оцінки різних варіантів побудови базової групи і результатів іх реалізації запропоновано використовувати критерій простоти побудови і критерій відмінності відповідних елементарних функцій в СЕТ-операціях. Запропоновано моделі синтезу базової групи СЕТ-операцій на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією за критерієм простоти їх побудови. Запропоновано моделі синтезу базової групи СЕТ-операцій на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією за критерієм відмінності відповідних елементарних функцій. Запропоновано моделі синтезу групи СЕТ-операцій на основі варіантів поєднання операцій базової групи з операціями перестановки елементарних функцій і операціями інверсії елементарних функцій. Отримані моделі покладено в основу удосконалення методу синтезу 3Сі-квантових однооперандних СЕТ-операцій. В четвертому розділі на основі узагальнення особливостей дискретно-казуального моделювання двохоперандних СЕТ-операції перестановок керованих інформацією запропоновано моделювання двохоперандних СЕТ-операції на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією реалізовувати шляхом поєднання в кортежі симетричних однооперандних операцій. Поєднання симетричних СЕТ-операцій забезпечує зменшення ресурсів криптографічної системи. Для побудови систем потокового шифрування на основі однієї двохоперандної СЕТ-операції і групи модифікованих СЕТ-операцій доцільно синтезувати двохоперандні СЕТ-операції на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією на основі критерію відмінності відповідних елементарних функцій та простоти побудови базової групи однооперандних СЕТ-операцій. Запропоновано послідовність перетворень кортежу однооперандних операцій, реалізація якої забезпечила синтез дискретно-казуальної моделі двохоперандної СЕТ-операції на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією за критерієм простоти побудови базової групи однооперандних СЕТ-операцій. Побудовано дискретно-казуальну модель двохоперандної СЕТ-операції на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією за критерієм відмінності відповідних елементарних функцій. Встановлено особливості синтезу цих моделей СЕТ-операцій. Досліджено особливості побудови криптографічних систем, які реалізують СЕТ-операції на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією. Через неспіврадання розрядностей відображення алфавіту і розрядності блоку перетворення, такі СЕТ-операції забезпечують міжсимвольне перемішування та розсіювання біт вхідної інформації. Реалізація цих СЕТ-операцій забезпечила можливість подвійного управління процесом криптографічного перетворення від ключової послідовності і від вхідної інформації. Побудовані криптографічні системи, які реалізують симетричні двохоперандні СЕТ-операціі на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією для перетворення 3Сі-квантів інформації (3 біт інформації), забезпечують можливість збільшення кількості використаних в процесі шифрування модифікованих таблиць підстановок до 192. За результатами тестування побудованих криптографічних систем, стійкість шифрограм до статистичного криптоаналізу відповідає вимогам методики NIST STS. Наукова новизна отриманих результатів: 1. вперше запропоновано метод синтезу елементарних функцій операцій, керованих інформацією, на основі відомих дискретних моделей елементарних функцій, отриманих за результатами обчислювального експерименту, за допомогою встановлення і формалізації взаємозв’язків між дискретними змінними, що забезпечило можливість побудови повних множин дискретно-алгебраїчних і дискретно-казуальних моделей елементарних функцій операцій, керованих інформацією для спрощення подальшого дослідження синтезу СЕТ-операцій на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією; 2. вперше побудовано метод синтезу 3Сі-квантових СЕТ-операцій на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією шляхом синтезу базових груп симетричних однооперандних СЕТ-операцій за критерієм простоти їх побудови та критерієм відмінності відповідних елементарних функцій, багатоваріантного представлення СЕТ-операцій дискретно-казуальними моделями, мінімізації взаємозв’язків в кортежі однооперандних СЕТ-операцій при побудові двохоперандної СЕТ-операції, що забезпечило можливість подвійного управління процесом криптографічного перетворення при зменшенні складності реалізації СЕТ-операцій. 3. удосконалено системи потокового шифрування на основі випадкових підстановок шляхом застосування двохоперандних СЕТ-операції на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією і генераторів модифікованих СЕТ-операцій, що забезпечило можливість подвійного управління процесом криптографічного перетворення від ключової послідовності і від вхідної інформації, збільшило кількість таблиць підстановки до 192 (кількість СЕТ-операцій в групі операцій на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією) для перетворення 3 Сі-квантів інформації (3 біт інформації). Стійкість результатів шифрування до статистичного криптоаналізу відповідає вимогам методики NIST STS. Практичне значення отриманих результатів. Практична цінність роботи полягає в отриманні придатних в практиці побудови комп`ютерних криптографічних систем з нових моделей і операцій криптоперетворення їх функціональних схем і криптоалгоритмів для реалізації СЕТ-операцій на основі елементарних функцій операцій, керованих інформацією. Загалом, отримані практичні результати забезпечують побудову криптографічних систем з подвійним управлінням процесом криптографічного перетворення, збільшують варіативність криптоалгоритмів шляхом використання 192 таблиць підстановки для перетворення 3 Сі-квантів інформації (трьох біт інформації) Для побудови симетричних двохоперандних СЕТ-операцій може бути виконистано 4096 варіантів базових групп, які містять лише симетричні однооперандні СЕТ-операції. На основі реалізації побудованими двохоперандними СЕТ-операціями псевдовипадкових міжсимвольних перетворень і розсіювання символів досягається стійкість результатів шифрування до статистичного криптоаналізу відповідно до методики NIST STS. Результати дисертаційного дослідження Підласого Дмитра Андрійовича, а саме удосконалена система комп'ютерного потокового шифрування на основі випадкових підстановок операцій, керованих інформацією, використані при розробці макету захищеної системи дистанційного управління наземним самохідним роботизованим комплексом. Впроваджена система потокового шифрування реалізована на рівні програмного модуля системи управління роботизованим комплексом "MOROZ-02L".; Thesis for the level of higher education – Doctor of Philosophy on Specialty 123 – “Computer Engineering”. – Cherkasy State Technological University, Cherkasy, 2026. The following thesis is dedicated to increasing the variability of lightweight stream ciphers of random substitutions by developing and implementing a method of synthesis of CET operations based on elementary functions of data-controlled operations, capable of enabling dual control of cryptographic transformation by both the key sequence and incoming data. The thesis also studies the systems’ possible modifications for increasing the number of substitution tables in the cryptographic algorithm. The first section explains the necessity of expanding and implementing lightweight cryptography according to the analysis of the state of modern computerized lightweight data security. Studying the methods of lightweight cryptography allows us to conclude that the majority of lightweight cryptographic algorithms are, in fact, simplified versions of the existing contemporary cryptographic algorithms. We have also analyzed modern research papers dedicated to one of the most prominent branches of lightweight cryptography, specifically the CET encryption, which revolves around the application of substitution tables in the form of discrete models. Summarizing this analysis of both the contemporary state and development opportunities of CET encryption, we have defined the purposes and objectives of this thesis. The second section describes the discrete and algebraic models of elementary functions of data-controlled operations. The models were created based on discrete models of elementary functions of data-controlled operations, acquired in the end of the conducted simulation experiment. We have defined the primary attribute of elementary functions of data-controlled operations: selecting an operation of logical addition or logical multiplication of the two incoming data Ci-quanta is determined by the value of the third controlling Ci-quantum of incoming data. Further discovery shows that any incoming data Ci-quantum can be used for selecting a logical operation for determining the result of transforming the incoming data by an elementary function of data-controlled operation. A multiple-option synthesis technology of discrete and algebraic models of elementary functions of data-controlled operations is described. The technology is based on the alteration of the controlling data Ci-quanta. Furthermore, a multiple-option synthesis method for models of elementary functions of data-controlled operations is developed using a discrete and algebraic description of elementary functions as an example. We also suggested using discrete and casual models of elementary functions to simplify further research related to the synthesis and analysis of CET operations, created based on elementary functions of data-controlled operations. In conclusion, the utilization of discrete and casual description enables the creation of multiple-option discrete and casual models of elementary functions. The process is based on the developed method used for the synthesis of models of elementary functions of data-controlled operations. We describe our findings regarding CET operations in the third section. During our research, we have established that any CET operation, created based on elementary functions of data-controlled operations, can be described by the 27 operation models with 27 options of key elements sequences. Having analyzed the results of the conducted simulation experiment related to the modeling of CET operations based on elementary functions of data-controlled operations, we have defined a new approach to creating a base group of CET operations. This new group consists of symmetric operations only. Building a base group out of symmetric CET operations only greatly reduces the complexity of our research by making the task of searching for inverse CET operations obsolete, since both direct and inverse operations correlate. We have proposed to use creation simplicity criterion and discrepancy criterion of the relevant elementary functions in CET operations for evaluating different options for creating the base group and the results of their implementation; In addition, the following synthesis models are described and suggested for use: synthesis model for the base group of CET operations based on elementary functions of data-controlled operations with respect to creation simplicity criterion; synthesis model for the base group of CET operations based on elementary functions of data-controlled operations with respect to discrepancy criterion of the relevant elementary functions; synthesis model for a group of CET operations based on different combinations of operations from the base group with permutation operations of elementary functions and inversion operations of elementary functions. The acquired models have become the foundation for improving the method used for the synthesis of 3Ci-quanta one-operand CET operations. In the final fourth section, we analyze and suggest the method of modeling the two-operand CET operations based on elementary functions of data-controlled operations by combining symmetric one-operand operations within a tuple. Generalization of attributes related to discrete and casual modeling of two-operand CET operations of data-controlled permutations serves as the base of our suggestion. Overall, combining symmetric CET operations makes cryptographic systems lighter. We suggest synthesizing two-operand CET operations based on elementary functions of data-controlled operations and creation simplicity criterion of the base group of one-operand CET operations and discrepancy criterion of the relevant elementary functions. This is useful for the development of stream encryption systems based on one two-operand CET operation and a group of modified CET operations. We have described the transformation sequence of a tuple of one-operand operations. Executing this sequence enables the synthesis of discrete and casual model of a two-operand CET operation based on elementary functions of data-controlled operations with respect to the creation simplicity criterion of the base group of one-operand CET operations. We have then developed the discrete and casual models of a two-operand CET operation based on elementary functions of data-controlled operations with respect to the discrepancy criterion of the relevant elementary functions. We have also defined the peculiarities of synthesizing these models of CET operations. The attributes related to the development of cryptographic systems used for implementing CET operations based on elementary functions of data-controlled operations are present among the researched topics as well. Discrepancy in bitness of the alphabet and the transformation block enables the usage of these CET operations for conducting intersymbol mixing and dispersion of the incoming data bits. When executed properly, they are also applicable for dual control of cryptographic transformation by both the key sequence and incoming data. Overall, the created cryptographic systems, which execute symmetric two-operand CET operations based on elementary functions of data-controlled operations to transform 3 data Ci-quant (3 data bits), provide options to increase the number of modified substitution tables, utilized during encryption, to 192. The results of testing the created cryptographic systems show resistance of cryptograms to static cryptographic analysis according to NIST STS. Scientific novelty of the acquired results: 1. In this work, we have introduced a novel method for synthesizing the elementary functions of data-controlled operations based on the known discrete models of elementary functions, which we acquired at the end of the conducted simulation experiment by defining and formalizing the connections between discrete variables. This enabled the creation of full sets of both discrete and algebraic, as well as discrete and casual models of elementary functions of data-controlled operations, thus simplifying further research related to the synthesis of CET operations based on elementary functions of data-controlled operations; 2. We have created a method for synthesizing the 3Ci-quanta CET operations based on elementary functions of data-controlled operations. This was achieved by synthesizing the base groups of symmetric one-operand CET-operations based on several criteria, specifically the criteria of simplicity and discrepancy of the relevant elementary functions; by multi-option presentation of CET-operations through discrete and casual models; by minimizing the relationships in a tuple of single-operand CET-operations during creation of a two-operand CET-operation. This enabled the option for executing the dual control of a cryptographic transformation while simultaneously decreasing the execution complexity of a CET-operation; 3. Finally, we have improved the stream encryption systems based on random substitutions by implementing two-operand CET operations based on elementary functions of data-controlled operations and generators of the modified CET-operations. This enabled the option for executing the dual control of cryptographic transformation by both the key sequence and incoming data, as well as increased the number of substitution tables that are used to transform 3 data Ci-quanta (3 data bits) to 192 (number of CET operations in a group of operations based on elementary functions of data-controlled operations). Overall, the encryption results are resistant to static cryptographic analysis according to NIST STS. Practical application of the acquired results: The practical significance of this paper lies in the acquired functional schemes and cryptographic algorithms for the execution of CET operations based on elementary functions of data-controlled operations. Both of these are applicable for usage in the creation of computer cryptographic systems with new models and operations of cryptographic transformation. Overall, the acquired results enable the creation of cryptographic systems with dual control over the cryptographic transformation, and increase the variability of cryptographic algorithms by using 192 substitution tables for the transformation of 3 data Ci-quanta (3 data bits). Symmetric two-operand CET operations are possible to create by using 4096 options of base groups consisting of symmetric one-operand CET operations only. The aforementioned resistance of the encryption results to static cryptographic analysis according to NIST STS is achieved based on the execution of the pseudorandom intersymbol transformations and symbol dispersion by the created two-operand CET operations. The results, described by Pidlasyi Dmytro Andriiovych in their thesis, specifically the improved computer stream encryption system based on random substitutions of data-controlled operations, were practically applied in the development of a model of secured system for remote control of a robotic unmanned ground vehicle (UGV). The stream encryption system in question is implemented at the level of a software unit, used for control of the robotic system MOROZ-02L.

2026-06-11T00:00:00Z Супруненко, Ілля Олександрович https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9520 2026-06-23T10:51:03Z 2026-06-11T00:00:00Z

Title: Метод адаптивного логування комп'ютерних систем та програм Authors: Супруненко, Ілля Олександрович Abstract: Супруненко І.О. Метод адаптивного логування комп'ютерних систем та програм. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 123 «Комп`ютерна інженерія». – Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2026. Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-технічного завдання з підвищення рівня спостережності та оперативності контролю роботи комп'ютерних систем та програм за рахунок розробки та впровадження методу адаптивного логування. У першому розділі за результатами аналізу поточного рівня розвитку та місця комп'ютерів і програмного забезпечення в сучасному житті, а також деяких із найбільш гучних кіберінцидентів останніх років, була встановлена необхідність забезпечення належного рівня інформаційної безпеки розроблюваних систем та програм. Проведений аналіз показав, що деякі напрями кібербезпеки представлені більш повно (як у випадку широкого вибору та доступності антивірусного програмного забезпечення чи можливості використовувати технології віртуальних приватних мереж для конфіденційної роботи із віддалених пристроїв), в той час як аспект спостережності потребує глибшого дослідження. На основі проведеного аналізу сучасного стану програмних засобів забезпечення аспекту спостережності було сформульовано мету і завдання дисертаційного дослідження. У другому розділі на основі формалізації функції логування базового методу, що орієнтований лише на критичність, було представлено базові функції логування та реініціалізації методу адаптивного логування. Відповідно до проведеного порівняння, керуючись міркуваннями створення архітектури, яка матиме змогу бути застосованою в більшій кількості платформ, середовищ та мов програмування, носієм для сигналу реініціалізації було обрано механізм міжпроцесових сигналів операційної системи Linux. Програмну архітектуру імплементації методу адаптивного логування запропоновано здійснювати з використанням патернів програмування Фасад, що дозволить використовувати довільний спосіб безпосередньої взаємодії із системами введення-виведення операційних систем, написаних самостійно чи на основі існуючих перевірених рішень, та Синглтон, завдяки якому досягається єдиність та одночасність функціонування як процесу логування, так і процесу реініціалізації імплементації методу адаптивного логування. В третьому розділі були розширені формальні основи моделей сигнатур логування та реініціалізації з подальшим включенням динамічного варіанту повідомлення, що був створений з використанням можливостей сучасних мов програмування до формування виконуваного коду безпосередньо в процесі роботи програми, що далу більшу гнучкість при роботі з компонентами системи, деталі роботи яких не є фіналізованими і можуть потребувати глибшої відладки вже будучи розгорнутими у відповідному середовищі розробки на віддалених потужностях. Для зменшення ризиків некоректного та зловмисного використання даної можливості було проведено дослідження різних підходів до аналізу поведінки виконуваного коду та обрано механізм аналізу абстрактних синтаксичних дерев вихідного коду за допомогою валідації через JSON-схеми. Обраний механізм валідації було додано до складових конфігураційного словника та передбачено можливість змінювати критерії перевірки не впливаючи на програмні компоненти системи. Оновлені моделі сигнатур методу адаптивного логування, доповнені динамічним варіантом повідомлення, були представлені у вигляді фіналізованої архітектури методу адаптивного логування. В четвертому розділі, використовуючи можливості інфраструктури провайдера хмарних послуг Amazon Web Services, було продемонстровано приклад розгортання методу адаптивного логування та процес взаємодії з системою через адміністративний інтерфейс. Імплементація аспектів аутентифікації, які були винесені за межі формальних основ методу адаптивного логування, була здійснена з використанням можливостей програмного забезпечення Session Manager сервісу Systems Manager. Процедура розгортання з використанням технології контейнеризації очікувано підтвердила простоту та ідентичність розгортання і застосування процедури реініціалізації як на локальній машині розробника, так і на віддаленому сервері. Також було проведено обчислювальний експеримент для безпосереднього порівняння базового підходу до логування з методом адаптивного логування, результати якого підтвердили перевагу методу адаптивного логування над базовим, що спирається лише на критичність. В питанні підвищення рівня спостережності це було досягнуто за рахунок збільшення частки лог-записів після реініціалізації у відповідності до нових вимог, а підвищення оперативності контролю було досягнуто завдяки виключенню необхідності перезапуску системи для застосування оновленої конфігурації логування. Наукова новизна отриманих результатів: - вперше побудовано моделі сигнатур адаптивного логування за рахунок формалізації і вдосконалення сигнатур базової моделі логування, яка орієнтується лише на критичність, та створення можливості реініціалізації процесів, що забезпечило підвищення рівня точності логування; - вперше побудовано метод адаптивного логування на основі логування повідомлень шляхом застосування моделей сигнатур та динамічного варіанту повідомлень, що забезпечило підвищення рівня спостережності та оперативності сигналювання про непередбачувані та критичні ситуації в роботі систем та програм; - отримали подальший розвиток методи контролю роботи програм для хмарних обчислень за рахунок впровадження методу адаптивного логування з використанням хмарних сервісів. Практична цінність роботи полягає в доведенні розробленного підходу, до алгоритмів, функціональних схем і методики застосування, що в сукупності дозволяють отримати вищий рівень деталізації та інформативності стосовно процесів, які відбуваються під час виконання програмного коду Запропоновані автором для використання модулі програмного забезпечення, були підібрані таким чином, щоб мати можливості для імплементації в якомога більшій кількості платформ, мов програмування та середовищ виконання програмного коду. Для отриманого за результатами дослідження варіанту методу адаптивного логування з динамічними повідомленнями розроблено ескізний зразок модуля впровадження на інфраструктурі провайдера хмарних послуг Amazon Web Services, із врахуванням аспектів належного рівня безпеки при взаємодії користувачів з адміністративним рівнем доступу, а також простоту та прогнозованість переносу артефактів готової системи між різними середовищами розробки. За результатами обчислювального експерименту при порівнянні з базовим алгоритмом логування, що спирається лише на критичність, було отримано збільшення інформативності результуючих лог-записів на 31% у відповідності до виконання задачі відлагодження конкретного компоненту системи. Водночас окрема можливість вказати рівень критичності, вище якого застосування фільтрації є небажаним, дозволило зберегти всі повідомлення про помилки із решти компонентів системи, що не перебували у фокусі уваги. Порівнюючи два аналогічних сценарії реініціалізації було продемонстровано, що зменшення кількості надлишкових повідомлень у випадку адаптивного методу склало 61.3%, що на 0.7% більше, ніж для базового варіанту. Також втрата клієнтських повідомлень, що склала 14% при реініціалізації базового варіанту, була цілком відсутня у випадку з адаптивним методом, оскільки запропонована архітектура більш придатна для сценарію адаптації до змін у вимогах логування при активній роботі системи. Результати дисертаційного дослідження, а саме метод адаптивного логування з динамічним варіантом повідомлень та підсистемою валідації, були використані для контролю коректності розробки програмного забезпечення системи дистанційного управління наземним самохідним роботизованим комплексом виробництва ТОВ “МОРОЗ ТЕХ”.; Suprunenko I.O. Adaptive logging method of computer systems and programs. – Qualification scientific work in the form of a manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in specialty 123 "Computer Engineering". – Cherkasy State Technological University, Cherkasy, 2026. The dissertation is dedicated to solving the scientific and technical problem of increasing the level of observability and efficiency of the control of operation of computer systems and programs through the development and implementation of the adaptive logging method. In the first section, based on the analysis of the current level of development and the place of computers and software in modern life, as well as some of the most impactful cyber incidents of recent years, the necessity to ensure the proper level of information security of systems and programs, that are being developed, was established. The analysis showed that some areas of cybersecurity are represented more extensively (as in the case of a wide variety and availability of antivirus software or the ability to use virtual private network technologies for confidential work from remote devices), while the aspect of observability requires deeper research. Based on the analysis of the current state of software tools for ensuring the aspect of observability, the goal and objectives of the dissertation research were formulated. In the second section, based on the formalization of the logging function of the basic method, focused only on severity, the basic logging and reinitialization functions of the adaptive logging method were presented. According to the comparison, in order to design an architecture that wold be applicable in a larger number of platforms, environments and programming languages, the interprocess signaling mechanism of the Linux operating system was chosen as the carrier for the reinitialization signal. The software architecture for implementing the adaptive logging method is proposed to be developed using the Facade programming pattern, which would allow to use any method of interaction with the input-output systems of operating systems, written independently or based on existing tested solutions, and Singleton, which would allow for unified and simultaneous functioning of both the logging process and the reinitialization procedure of the implementation of the adaptive logging method. In the third section, the formal foundations of the logging and reinitialization signature models were expanded with the subsequent inclusion of a dynamic message variant, which was created using the capabilities of modern programming languages to generate executable code directly during the program operation, which provided greater flexibility when working with system components, the details of which are not yet finalized and may require deeper debugging while already deployed in the appropriate development environment on remote resources. To reduce the risks of incorrect and malicious use of this feature, a comparison of different approaches to analyzing the behavior of executable code was conducted and a mechanism for analyzing abstract syntax trees of the source code using validation via JSON schemas was selected. The selected validation mechanism was added to the components of the configuration dictionary and provided the ability to change the verification criteria without affecting the software components of the system. Updated signature models of the adaptive logging method, enhanced by the dynamic message variant, were presented as a finalized architecture of the adaptive logging method. In the fourth section, using the capabilities of infrastructure of the cloud service provider Amazon Web Services, an example deployment of the adaptive logging method and the process of interacting with the system through the administrative interface was demonstrated. The implementation of authentication aspects that were extracted out of the formal foundations of the adaptive logging method was accomplished using the capabilities of the Session Manager software of the Systems Manager service. The deployment procedure using containerization technology, as expected, confirmed that both the deployment and invocation of the reinitialization procedure were simple and identical on the developer's local machine and on the remote server. A computational experiment was also conducted to compare the basic logging approach with the adaptive logging method directly, the results of which confirmed that the adaptive logging method is an improvement over the basic, based only on the severity, as it was shown to increase the level of observability, increasing the proportion of log entries after reinitialization in accordance with new requirements, and the efficiency of control, which was achieved by eliminating the need to restart the system to apply the updated logging configuration. Scientific novelty of the obtained results: - for the first time, adaptive logging signature models were developed by formalizing and improving the signatures of the basic logging model, with an orientation only on severity, and creating the possibility of processes reinitialization, which ensured an increase in the level of logging accuracy; - for the first time, an adaptive logging method was developed based on logging of messages utilizing new signature models and a dynamic message variant, which ensured an increase of the observability level and efficiency of signaling about unpredictable and critical situations in the operation of systems and programs; - methods for controlling the operation of cloud-based programs were further developed by implementing the adaptive logging method using cloud services; The practical value of the work lies in development of algorithms, functional schemes and application methodology, which alltogether allow to obtain a higher level of detail and informativeness regarding the processes that occur during the execution of the program code. The software modules proposed by the author for use were developed in such a way so that it is possible to implement those in as many platforms, programming languages and execution environments as possible. For the adaptive logging method with dynamic message variant developed as the result of the study, an example implementation utilizing the infrastructure of the cloud service provider Amazon Web Services was developed, taking into account the aspects of the appropriate level of security during user interaction with the administrative level capabilities, as well as the simplicity and predictability of transferring artifacts of the finished system between different development environments. According to the results of the computational experiment, when compared with the basic logging algorithm, which relies only on severity, an increase in the informativeness of the resulting log records by 31% was observed in accordance with the task of debugging a specific system component. At the same time, a separate capability to specify the severity level above which the application of filtering is undesirable allowed to preserve all error messages from other system components that were not in the focus of attention. Comparing two similar reinitialization scenarios, it was demonstrated that the reduction in the number of redundant messages in the case of the adaptive method was 61.3%, which is 0.7% more than for the basic variant. Also, the loss of client messages, which amounted to 14% when reinitializing the basic variant, was completely absent in the case of the adaptive method, since the proposed architecture is more suitable for the scenario of adapting to changes in logging requirements during active system operation. The results of the dissertation research, namely the adaptive logging method with a dynamic message variant and a validation subsystem, were used to control the correctness of the development of the software for the remote control system of a ground-based self-propelled robotic complex developed by MOROZ TECH LLC.

2026-06-11T00:00:00Z