Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Эгамбердиев Эльдор Улугбекович «6D070400 – Есептеу техникасы және бағдарламалық қамтамасыз ету» мамандығы бойынша «Радиобайланыс жүйелері үшін қателерді тікелей түзету кодтарын декодтау алгоритмдерін және физикалық клондауға болмайтын функциялар негізіндегі аутентификация протоколдарын әзірлеу және зерттеу» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Компьютерлік және программалық инженерия кафедрасы» кафедрасында орындалды.
Қорғау тілі - қазақ тілінде
Ресми рецензенттер:
Мусиралиева Шынар Женисбековна – физика-математика ғылымдарының кандидаты, профессор, «Киберқауіпсіздік және криптология» кафедрасының профессоры, әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті «Киберқауіпсіздік және криптология» ҒЗИ директоры (Алматы қ., Қазақстан Республикасы);
Бегимбаева Енлик Ериковна – философия докторы (PhD), қауымдастырылған профессор, Ғұмарбек Дәукеев атындағы Алматы энергетика және байланыс университеті «Киберқауіпсіздік» кафедрасының меңгерушісі (Алматы қ., Қазақстан Республикасы).
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
– Амир Мосави (Amir Mosavi) – философия докторы (PhD), қауымдастырылған профессор, Обуда университеті (Будапешт қ., Венгрия);
– Сейлова Нургуль Абадуллаевна – техника ғылымдарының кандидаты, қауымдастырылған профессор, Халықаралық ақпараттық технологиялар университеті «Компьютерлік технологиялар және киберқауіпсіздік» факультетінің деканы (Алматы қ., Қазақстан Республикасы);
– Сақан Қайрат Сақанұлы – философия докторы (PhD), ҚР ҒЖБМ ҒК «Ақпараттық және есептеу технологиялары институты» ШЖҚ РМК аға ғылыми қызметкері (Алматы қ., Қазақстан Республикасы).
Ғылыми кеңесшілері:
Сатыбалдина Дина Жагыпаровна - физика-математика ғылымдарының кандидаты, профессор, Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Ақпараттық қауіпсіздік және криптология» ҒЗИ директоры (Астана қ., Қазақстан Республикасы);
Овечкин Геннадий Владимирович – техника ғылымдарының докторы, доцент, "В.Ф. Уткин атындағы Рязань мемлекеттік радиотехникалық университеті" ФМБЖ БМ есептеу және қолданбалы математика кафедрасының меңгерушісі (Рязань қ., Ресей).
Қорғау 2025 жылғы 4 желтоқсан, сағат 16:00 Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «6D070400 – Есептеу техникасы және бағдарламалық қамтамасыз ету» мамандығы бойынша «8D061 – Ақпараттық-коммуникациялық технологиялар» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Диссертациялық кеңес мәжілісі онлайн форматта өткізіледі деп жоспарлануда.
Сілтемесі: https://clck.ru/3PyiUE
Мекен-жайы: Астана қаласы, А. Пушкин көшесі, 11 үй, 222-аудитория.
Аңдатпа (қаз.): Аннотация Мәселенің өзектілігі. Заманауи сымсыз байланыс жүйелері, соның ішінде бесінші буындағы (5G) желілер мен заттар интернеті (IoT) технологиялары, өткізу қабілеттілігіне, кідірістің төмендігіне, энергия тиімділігіне және деректер қауіпсіздігіне қойылатын жоғары талаптармен сипатталады. Мұндай жүйелерде әртүрлі қызметтерді қолдау радиосигналдардың көпсәулелі таралуынан туындайтын сөнуге, жоғары деңгейдегі шудың және символаралық кедергілердің әсеріне тиімді қарсы тұра алатын бейімделмелі арналық кодтау схемаларын қолдануды талап етеді. Төмен тығыздықтағы тексеру матрицасы бар квазициклдік кодтар 5G стандарттарында қабылданып, жоғары өнімділікті қамтамасыз етеді, алайда оларды декодтау күрделілігі жоғары жылдамдықтағы деректер ағындарында қолдану мүмкіндігін шектейді. Сонымен қатар, белсенді дамып жатқан полярлық кодтар мен турбо-кодтар Шеннон шегіне жақын тиімділікті көрсеткенімен, олардың декодтау құрылғылары жоғары есептеу күрделілігімен ерекшеленеді, бұл оларды нақты уақыт режимінде қолдануды қиындатады. Сонымен қатар, өнеркәсіпте, денсаулық сақтау саласында, ақылды үйлер мен интеллектуалды инфрақұрылымда қолданылатын IoT құрылғылары санының экспоненциалды өсуі киберқауіпсіздік қатерлерінің артуымен қатар жүреді. Мұндай құрылғылардың есептеу ресурстары шектеулі әрі операциялық жүйелері жеңілдетілген болғандықтан, олар әлсіз аутентификация, шифрлаудың болмауы және дұрыс емес конфигурация сияқты осалдықтарға байланысты шабуылдарға бейім келеді. Осы тұрғыда, физикалық тұрғыдан клонданбайтын функциялар (ФТКФ) қайталанбайтын және модельдеуге төзімді сипаттамалары бар IoT жүйелерінде сенімді аутентификацияны қамтамасыз етудің перспективалық құралы ретінде қарастырылады. Осылайша, зерттеудің өзектілігі декодтаудың жоғары тиімділігін және төмен есептеу күрделілігін қамтамасыз ететін жаңа тікелей қателерді түзету әдістерін, сондай-ақ IoT құрылғыларының қауіпсіздігін сөнуі бар жоғары жылдамдықтағы радиоканал жағдайында арттыра алатын, ФТКФ негізіндегі криптографиялық аутентификация протоколдарын әзірлеу қажеттілігімен айқындалады. Бұл тәсілдердің интеграциясы жаңа буындағы желілерде қажетті қызмет көрсету сапасы мен киберқауіптерге төзімділік деңгейіне қол жеткізуге мүмкіндік береді. Диссертациялық зерттеудің мақсаты тікелей қателерді түзету кодтарына арналған көп шекті декодтау алгоритмдері мен ФТКФ негізіндегі аутентификацияның криптографиялық протоколдарын әзірлеу және теориялық-эксперименттік тұрғыдан негіздеу. Бұл шешімдер жаңа буындағы сымсыз байланыс жүйелері мен IoT технологияларындағы сөнуі бар жоғары жылдамдықты радиоканалдардың сенімділігі, өнімділігі және қауіпсіздігін қамтамасыз етуге бағытталған. Зерттеу міндеттері: 1. Жоғары жылдамдықтағы деректерді тарату жағдайында тікелей қателерді түзету схемаларына қойылатын талаптарды қалыптастыру мақсатында сөнуі мен көпсәулелі таралуы бар радиоканалдардың сипаттамаларын талдау. 2. Сымсыз байланыс желілерінде қолданылатын аутентификация протоколдарына шолу жасау және салыстырмалы талдау жүргізу, құрылғылардың шектеулі ресурстары мен қауіпсіздік стандарттарын ескере отырып, жобалауға қойылатын талаптарды анықтау. 3. Қателерді түзету өнімділігін арттыру және есептеу күрделілігін төмендету мақсатында, сөнуі мен көпсәулелі таралуы бар радиобайланыс жүйелерінде қолдануға арналған жаңа көп шекті декодтау құрылғылары негізіндегі дивергентті кодтау алгоритмі мен арналық кодтау схемаларын әзірлеу және зерттеу. 4. Радиоканалдардың ерекшеліктеріне бейімделген, энергия тиімділігін және қауіпсіздік талаптарын ескеретін ФТКФ негізіндегі криптографиялық аутентификация протоколын жобалау. 5. Жаңа протоколдың қауіпсіздігін теориялық және эксперименттік тұрғыдан талдау, соның ішінде кең таралған шабуыл түрлеріне төзімділігін бағалау. Ғылыми жаңалығы. Өзіндік ортогоналдық қасиеті бар кодтарды декодтаудың түбегейлі жаңа тәсілі ұсынылды. Бұл тәсіл дивергентті декодтау принциптеріне негізделген және есептеу күрделілігін арттырмай-ақ қателерді түзетудің тиімділігін айтарлықтай арттырады. Ұсынылған әдістің сөнулер мен көпсәулелі таралу әсері бар арналардағы тиімділігіне баға беріліп, күрделі радиоканалдар жағдайында деректерді сенімді жеткізуді едәуір жақсартатыны дәлелденді. Алғаш рет дивергентті декодтау құрылғыларымен біріктірілген, өзіндік ортогоналдық қасиеті бар кодтарға негізделген және кеңістік уақыттық кодтау әдістерін қолданатын жаңа жоғары өнімді арналық кодтау схемалары әзірленді. Бұл схемалар сөну әсері бар радиоканалдарда тиімді жұмыс істеуге бейімделген. Ұсынылған шешімдер берілген сигнал/шу қатынасында қате ықтималдығын төмендетіп, қолданыстағы әдістермен салыстырғанда сөнулерге төзімділікті арттыратыны көрсетілді. Сонымен қатар, ФТКФ мен сенімді орталықты пайдаланатын Диффи–Хеллман аутентификация протоколының жаңа модификациясы ұсынылды. Бұл протокол IoT құрылғыларының шектеулі ресурстарына бейімделіп, қауіпсіздік пен практикалық қолдану арасындағы тепе-теңдікті қамтамасыз етеді. Қорғауға ұсынылатын негізгі тұжырымдар 1. Каскадтаусыз кодтық қашықтықты біртіндеп ұлғайтуға негізделген дивергенттік әдіс арқылы өзіндік ортогоналдық қасиеті бар кодтарды құру тәсілі, сондай-ақ осы кодтардың құрылымдық ерекшеліктерін ескеретін көп шекті декодтау алгоритмі, ол қателерді түзету тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді. 2. Өзіндік ортогоналдық қасиеті бар кодтар үшін көп шекті декодтауды және кеңістік-уақыттық кодтауды бірлесіп қолдану схемасы ұсынылды. Бұл схема бірнеше таратқыш және қабылдағыш антенналарды қолданатын (MIMO – Multiple Input Multiple Output) заманауи радиобайланыс жүйелерінде энергетикалық тиімділік пен деректерді жеткізу сенімділігін арттыра отырып, кодтық жылдамдықты өзгертпей жұмыс істеуге мүмкіндік береді. 3. ФТКФ негізінде заттар интернеті құрылғыларын аутентификациялауға арналған Диффи–Хеллман криптографиялық протоколының модификациялары, олардың қауіпсіздігіне және есептеу күрделілігіне берілген бағалау нәтижелерімен бірге ұсынылды. Зерттеудің негізгі нәтижелері 1. Сөну әсері бар радиоканалдарға арналған тікелей қателерді түзету схемаларына қойылатын талаптар тұжырымдалды. Бұл талаптар көпсәулелі таралу, доплерлік ығысу және символаралық интерференцияны ескере отырып қалыптастырылды. 2. ФТКФ негізінде IoT құрылғыларына арналған қателерді түзету (FEC) әдістері мен аутентификация протоколдарына жүйелі шолу жүргізілді. Олардың өнімділігі мен қауіпсіздігіне қатысты салыстырмалы сипаттамалары әзірленіп, жаңа протоколды жобалауға арналған техникалық сипаттамалар анықталды. 3. Дивергентті кодтау алгоритмі әзірленіп, блоктық және сверткіш кодтар үшін сигнал/шум (SNR) қатынасына байланысты декодтау қатесінің ықтималдығына арналған эксперименттік тәуелділіктер ұсынылды. 4. Кеңістік уақыттық кодтаумен біріктірілген жаңа көп шекті декодтау схемалары ұсынылды. Олардың модельдеу нәтижелері сөну әсері бар радиоканалдарда қателерді түзету тиімділігінің артқанын көрсетті. 5. ФТКФ негізіндегі криптографиялық аутентификация протоколы әзірленді. Ол кілттерді генерациялау және құрылғының түпнұсқалығын тексеру алгоритмдерін қамтиды. Протоколдың қауіпсіздігі математикалық тұрғыдан негізделіп, есептеу күрделілігіне баға берілді. 6. Протоколдың қауіпсіздігі формальды модельдеу және талдау әдістері арқылы тексерілді. Нәтижесінде потенциалды осал тұстары анықталып, мәліметтерді ауыстыру, қайталау шабуылдары және жанама арналарды талдау түріндегі шабуылдарға төзімділігі дәлелденді. 7. Сымсыз веб-камераларға негізделген корпоративтік бейнебақылау жүйесі үшін, радиоканалдарда қателерді түзету жүйелері мен ФТКФ қолданылатын Диффи–Хеллман протоколын жүзеге асыратын бағдарламалық құралдар әзірленді. Іс жүзіндегі енгізулер әзірленген шешімдердің тиімділігі мен практикалық маңыздылығын растады (енгізу актілері қоса берілген). Зерттеу нәтижелерінің практикалық маңыздылығы Әзірленген дивергентті декодтау алгоритмі, сондай-ақ оны кеңістік уақыттық кодтаумен біріктіре қолдану схемалары, есептеу күрделілігі төмен жағдайда қателерді түзетудің жоғары тиімділігін қамтамасыз етеді. Сөну әсері бар жоғары жылдамдықты радиоканалдарда, соның ішінде ортогоналды жиілік мультиплекстеу (OFDM) және көп антенналы MIMO технологияларымен жұмыс істейтін жүйелерде қолдануға мүмкіндік береді. Физикалық тұрғыдан клонданбайтын функциялар негізінде ұсынылған криптографиялық аутентификация протоколы шектеулі ресурстарға ие IoT құрылғыларына ендіруге қолайлы, әрі Smart city, өнеркәсіптік жүйелер мен денсаулық сақтау салаларында олардың қауіпсіздігін арттыруға әлеуетті. Зерттеу нәтижелері жаңа буындағы байланыс желілерінің архитектурасын оңтайландыруға және киберқауіптерге төзімділікті қамтамасыз етуге бағытталған жүйелерді құруда пайдаланылуы мүмкін. Қателерді түзету әдістері мен аутентификация протоколының бағдарламалық іске асырылымы орындалды, және зияткерлік меншік нысаны ретінде мемлекеттік тіркеуден өткен екі авторлық құқық куәлігі алынды. Әзірленген бағдарламалық құралдар сымсыз байланыс жүйелерінде деректерді сенімді жеткізуді және IoT құрылғыларын қауіпсіз аутентификациялауды қамтамасыз етеді. Бұл шешімдердің ЖШС “Q19” және ЖШС “Сириус” компанияларында сәтті енгізілуі олардың тиімділігі мен практикалық маңыздылығын дәлелдеді. Алынған нәтижелер қолданыстағы жүйелерді жаңғыртуға және ақпаратты қауіпсіз жеткізу мен аутентификациялаудың жаңа қорғалған жүйелерін әзірлеуге әртүрлі салаларда қолданылуы мүмкін. Ғылыми зерттеумен байланысы. Диссертациялық жұмыс келесі ғылыми жобалар аясында орындалды: Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігі Ғылым комитетінің бағдарламалық-нысаналы қаржыландыру жобасы BR18574045 «Қазақстан Республикасындағы ұялы байланыс желілерінің киберқауіпсіздік деңгейін арттыруға арналған әдістер, модельдер мен технологияларды әзірлеу» (2022–2024 жж.); Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігі Ғылым комитетінің гранттық қаржыландыру жобасы АР19679505 «Тізбекті кодтардың көп шекті декодтау алгоритмдерін зерттеу мен дамыту және оларды жоғары жылдамдықта сөнетін радиоарналар үшін бағдарламалық-аппараттық имплементациялау» (2023–2025 жж.). Жұмыстың негізгі нәтижелері келесі халықаралық конференцияларда ұсынылды: «Advances in Wireless and Optical Communications» (Латвия Республикасы, Рига, RTUWO, 2017 ж.); 21st International Conference on Circuits, Systems, Communications and Computers, CSCC 2017 (Греция, Крит аралы, Ираклион); «Қазақстан – 2050» стратегиясы аясындағы үшінші индустриялық революцияны жүзеге асырудың құралы ретінде зияткерлік ақпараттық және коммуникациялық технологиялар» атты IV Халықаралық ғылыми-практикалық конференция (Астана, 2017 ж.). Сонымен қатар, зерттеу нәтижелері кафедраның ғылыми семинарларында қарастырылып, талқыланды. Зерттеу нәтижелерінің жариялануы. Зерттеу нәтижелері 9 баспа еңбекте көрініс тапқан, оның ішінде: 1 (бір) мақала Scopus (Q2) базасында индекстелетін шетелдік журналда, CiteScore процентилі 58 (2023 ж.); 1 (бір) жарияланым ғылыми қызметтің негізгі нәтижелерін жариялау үшін ұсынылған ғылыми басылымдардың №2 тізіміне енген басылымда; 3 (үш) мақала Scopus және Russian Science Citation Index (RSCI) базаларында, Web of Science платформасында индекстелетін халықаралық журналдарда; 1 жұмыс Web of Science базасында индекстелетін халықаралық конференция материалдарында және 1 жұмыс университетте өткізілген халықаралық конференция материалдарында жарияланған. Сонымен қатар, 2 енгізу актісі және 2 авторлық куәлік алынды. Диссертацияның көлемі мен құрылымы. Диссертация кіріспеден, мазмұннан, радиобайланыс жүйелерінде деректердің тұтастығын қамтамасыз ету және құрылғыларды аутентификациялау әдістеріне арналған әдеби шолудан (1-бөлім), дивергентті кодтау принципі негізінде блоктық және сверткіш кодтар үшін қателерді түзетудің жаңа әдістерін әзірлеу бойынша авторлық зерттеу нәтижелерінен (2-бөлім) және ФТКФ пайдалану арқылы Диффи–Хеллман криптографиялық протоколын модификациялау схемаларын қарастыратын бөлімнен (3-бөлім) тұрады. Қорытынды бөлімде зерттеу нәтижелері ұсынылған, қорытындылар мен қолдануға арналған ұсыныстар тұжырымдалған. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі мен қателерді түзету және құрылғыларды аутентификациялау бойынша әзірленген схемалардың бағдарламалық жүзеге асыруларына берілген енгізу актілерінің және авторлық құқықтарды мемлекеттік тіркеу туралы куәліктердің көшірмелері келтірілген қосымшалар диссертацияны толықтырады. Диссертациялық зерттеу тақырыбы бойынша жарияланған жұмыстар тізімі: 1. Yakovlev V.A., Satybaldina D.Zh., Egamberdiyev E.U., Seitkulov Ye.N. Authentication and key distribution protocol based on Diffie-Hellman algorithm and physically unclonable function // TELKOMNIKA Telecommunication Computing Electronics and Control, - 2024. - Vol. 22, No. 2. - Б. 290~301. DOI: http://doi.org/10.12928/telkomnika.v22i2.25705 Scopus-те индекстелген (Percentile CiteScore 2023, Electrical and Electronic Engineering: 58%, Q2 Quartile). https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85188844589&origin=recordpage 2. Satybaldina D., Zolotarev V., Ovechkin G., Tashatov N., Egamberdiyev E.U. Divergence coding for convolutional codes // MATEC Web of Conferences. - 2017.- V.125, N 05009. – Б. 1-5. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201712505009 Scopus-те индекстелген (Percentile CiteScore 2017, General Engineering: 20%, Q4 Quartile). https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85032860359&origin=AuthorNamesList&txGid=26c6f1a6cb901da5758f51c1b8ba87e9 3. Zolotarev V. V., Ovechkin G. V., Ovechkin P. V., Egamberdiyev E.U. Usage of divergence within concatenated multithreshold decoding convolutional codes // 2017 Advances in Wireless and Optical Communications (Riga, RTUWO). – IEEE, 2017. – Б. 112-116. DOI: http://doi.org/10.1109/RTUWO.2017.8228516 Web of science индестелген: https://www.webofscience.com/wos/woscc/full-record/WOS:000426920700019 Scopus-те индекстелген; https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85046405922&origin=recordpage IEEEXplore де индекстелген: https://ieeexplore.ieee.org/document/8228516 4. Satybaldina D.Zh., Zolotarev V.V., Ovechkin V.V., Sailaukyzy Zh., Khassenova Z., Egamberdiyev E.U. Specifics of Applying Multi-threshold Decoding Methods to Correct Errors in Fading Communication Channels // Journal of Electrical Systems -.2024. - Vol. 20. - No. 10s. https://journal.esrgroups.org/jes/article/view/5966 Scopus-те индекстелген (Percentile 2023: 20%). 5. Сайлауқызы Ж., Хасенова З., Эгамбердиев Э.У. Көп шекті декодтау арқылы өшетін радиоарнаны бағалауды талдау // М. Тынышбаев атындағы Қазақ көлік және коммуникациялар академиясының хабаршысы. -2025. - № 1 (136). - Б. 260–268. https://doi.org/10.52167/1609-1817-2025-136-1-260-268. 6. Золотарёв В.В., Овечкин Г.В., Овечкин В.В. Эгамбердиев Э.У. Дивергентное каскадное многопороговое декодирование сверточных кодов // Радиотехника, - 2018 ж. -№5 – С. 23-29. http://www.radiotec.ru/article/20840 ISSN 0033-8486. Ресей Федерациясының Жоғары аттестаттау комиссиясының тізіміне енгізілген. Web of Science платформасындағы Russian Science Citation Index (RSCI) дерекқорына енгізілген. 7. Эгамбердиев Э.У., Сатыбалдина Д.Ж., Сайлауқызы, Ж. Параллельная реализация систем коррекции ошибок для каналов радиосвязи на основе PyOpenCL // ЭЕМ-ге арналған бағдарламаға құқықты мемлекеттік тіркеу туралы куәлік, №56400 «3» cәуір 2025 жыл. 8. Эгамбердиев Э.У., Сатыбалдина Д.Ж. Реализация протокола Диффи-Хеллмана с использованием физически неклонируемых функций для корпоративной системы видеонаблюдения на основе беспроводных веб-камер // ЭЕМ-ге арналған бағдарламаға құқықты мемлекеттік тіркеу туралы куәлік, №58390 «21» май 2025 жыл. 9. Zolotorev V.V., Ovechkin G.V., Satybaldina D.Zh., Tashatov N.N., Egamberdiyev E.U. A new decoding algorithm for divergent convolutional codes // “Интеллектуалдық ақпараттық және коммуникациялық технологиялар - “Қазақстан - 2050” стратегиясы аясында үшінші индустриалды революцияны жүзеге асырудың қуралы” атты IV Халықаралық ғылыми-практикалық конференция - 2017.- Б. 283-286.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://www.youtube.com/watch?v=Bjr-a_4C25U
