Анотація до роботи:

Луцків А.М. Математичне моделювання і обробка динамічно введеного підпису для задачі аутентифікації особи у інформаційних системах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – Математичне моделювання та обчислювальні методи (технічні науки). - Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, 2008.

Дисертація присвячена математичному та імітаційному моделюванню динамічно введеного підпису на базі стохастичного підходу. Враховуючи стохастичний нестаціонарний характер динамічно введеного підпису, а також випадкові фактори, які мають місце при підписуванні: тривалість відтворення, розмах пера і початкову точку вводу, для розв'язку задачі аутентифікації особи за динамічним підписом створено методи його обробки і побудовано математичну модель інформативної компоненти динамічно введеного підпису — нормованого підпису, у вигляді вектора двох гаусових випадкових процесів. На базі розробленої математичної моделі та методів обробки проведено статистичний експеримент і досліджено статистичні характеристики динамічних підписів різних осіб: математичне сподівання, дисперсію, кореляційну і взаємну кореляційну функції; встановлено, що нормований підпис підпорядковується нормальному закону розподілу. Запропоновано нові класи аутентифікаційних ознак особи: математичне сподівання та дисперсію нормованого підпису. Математичне сподівання нормованого підпису використовується як еталон, що репрезентує особу в інформаційній системі, а дисперсія нормованого підпису визначає величину “коридору” допуску особи в систему. З метою автоматизованого тестування системи аутентифікації особи за динамічним підписом розроблено метод його імітаційного моделювання на основі створеної математичної моделі нормованого підпису і лінійного випадкового процесу, що дало змогу моделювати динамічно введений підпис із заданими статистичними характеристиками: математичним сподіванням, дисперсією і кореляційною функцією. Розроблено програмне забезпечення для отримання, обробки, імітаційного моделювання та аутентифікації за динамічно введеним підписом з вірогідністю відмови в допуску власника (помилка І-го роду) - 0,05 та пропуску зловмисника (помилка ІІ-го роду) – 0,018.

У дисертаційній роботі розв'язане актуальне наукове завдання розробки математичної моделі, методів обробки та імітаційного моделювання динамічно введеного підпису, які лежать в основі роботи програмного забезпечення системи аутентифікації особи за динамічно введеним підписом. Основні результати та висновки проведених теоретичних та експериментальних досліджень такі:

1.На основі проведеного порівняльного аналізу відомих математичних моделей, методів обробки, аутентифікаційних ознак динамічно введеного підпису сформульовано вимоги до його математичної моделі, що дало змогу встановити мету та науково-технічні задачі дисертаційного дослідження.

2.Вперше, враховуючи стохастичний нестаціонарний характер часової структури динамічного підпису, створено математичну модель його інформативної компоненти — нормованого підпису, у вигляді вектора двох нормально розподілених випадкових процесів. Це дало змогу застосувати апарат теорії випадкових процесів для його дослідження.

3.Показано слушність врахування в математичній моделі динамічного підпису його сегментної структури, що суттєво підвищує вірогідність аутентифікації особи в інформаційній системі.

4.Враховуючи особливості відтворення особою динамічного підпису, розроблено методи його попередньої (нормування) та статистичної обробки, метою використання яких є виділення нормованого підпису особи та оцінювання його ймовірнісних характеристик, зокрема математичного сподівання та кореляційної функції.

5.В результаті дослідження ймовірнісних характеристик нормованого підпису підтверджено його гаусовість, що дало змогу обґрунтувати використання нових класів аутентифікаційних ознак особи: математичного сподівання та кореляційної функції нормованого підпису, зокрема використання математичного сподівання нормованого підпису як еталону, що репрезентує особу в інформаційній системі. Показано, що дисперсія нормованого підпису визначає величину “коридору” допуску особи в систему.

6.Для потреб навчання та тестування систем біометричної аутентифікації особи розроблено метод імітаційного моделювання динамічного підпису, що ґрунтується на його математичній моделі та теорії лінійних випадкових послідовностей.

7.Розроблено систему комп'ютерних програм, що дає змогу здійснювати відбір, попередню та статистичну обробку, імітаційне моделювання динамічного підпису, а також аутентифікацію особи в інформаційній системі. Проведено серію натурних та імітаційних експериментів по аутентифікації особи в інформаційній системі, що дало змогу оцінити ймовірність похибки I-го (0,05) та II-го (0,018) роду створеної системи. Величини похибок І-го та ІІ-го роду підтверджують достовірність основних наукових положень дисертаційного дослідження та практичну цінність розробленої системи програм.

Публікації автора:

1. Бойко І., Лупенко С., Луцків А. Відкрите програмне забезпечення для розробки інформаційних систем: порівняльний аналіз і перспективи розвитку в Україні // Міжнародний науково-технічний журнал “Комп'ютинг”. -Тернопіль: “Економічна думка”, 2005, - Т.4,№1 - С.99-104.

2. Бойко І., Лупенко С., Луцків А. Математичне моделювання та статистичні методи обробки динамічного підпису для задач аутентифікації особи в інформаційних системах // Електроніка та системи управління. - К.:НАУ, 2006. - №2(8). - С.27-37.

3. Бойко І., Лупенко С., Луцків А. Оцінювання ймовірнісних характеристик динамічно введеного підпису для задач аутентифікації особи в інформаційних системах // Електроніка та системи управління. – К.:НАУ, 2006. - №4(10). - С.15-27.

4. Бойко І.Ф., Лупенко С.А., Луцків А.М. Математична модель динамічного підпису з урахуванням його сегментної структури // Вісник Тернопільського державного технічного університету. - 2006. -Т.11,№3. -С.152-162.

5. Лупенко С.А., Луцків А.М. Імітаційне моделювання циклічних випадкових процесів на ЕОМ // Науковий вісник: Збірник науково-технічних праць. - Львів: НЛТУ – 2006. -вип.16.6. - С.110-119.

6. Луцків А.М. Алгоритм роботи системи аутентифікації за динамічно введеним підписом. //Проблеми інформатизації та управління. - К.:НАУ, - 2006. - №1(19) - С.111-117.

7. Луцків А.М. Імітаційне моделювання динамічно введеного підпису з метою тестування системи біометричної аутентифікації особи //Электроника и связь. - К.:НТУУ“КПІ” - 2006. - №5. - С.44-48.

8. Lutskiv A. Biometry authentication system based on on-line signature verification // Proceedings of the international conference “Computer science and information technologies”(CSIT 2006). - Lviv, 2006. - P.43-48.

9. Бойко І., Лупенко С., Луцків А. Імітаційне моделювання динамічного підпису в задачах аутентифікації особи // Матеріали Десятої наукової конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя (Тернопіль, 17-18 травня 2006р.). - Тернопіль: ТДТУ, 2006. - C.314.

10. Бойко І., Лупенко С., Луцків А. Математичне моделювання та обробка динамічно введеного підпису для задачі аутентифікації особи // Матеріали Одинадцятої наукової конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя (Тернопіль, 16-17 травня 2007р.). - Тернопіль: ТДТУ, 2007. - C.297.

11. Бойко І., Лупенко С., Луцків А. Огляд систем, математичних моделей та методів аналізу динамічного підпису для задачі аутентифікації особи // Матеріали Дев'ятої наукової конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя (Тернопіль, 12-13 травня 2005р.). - Тернопіль: ТДТУ, 2005. - C.255.

12. Бойко І., Лупенко С., Луцків А. Сучасні біометричні методи ідентифікації особистості в системах захисту інформації // Матеріали Восьмої наукової конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя (Тернопіль, 11-12 травня 2004р.). - Тернопіль: ТДТУ, 2004. - C.240.

13. Бойко І.Ф., Лупенко С.А., Луцків А.М. Нові підходи до моделювання і аналізу динамічного підпису в задачах аутентифікації особи в інформаційних системах // Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції “Сучасні наукові дослідження-2006”. Сучасні інформаційні технології. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2006. - Т.46. - С.66-68.

14. Бойко І.Ф., Лупенко С.А., Луцків А.М. Розробка і проектування систем біометричної аутентифікації на основі динамічного підпису // Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції “Дні науки-2006”. Сучасні інформаційні технології. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2006. - Т.30. - С.47-49.

15. Бойко І.Ф., Луцків А.М. Аналіз та обробка динамічного підпису в системах захисту інформації // Матеріали VII міжнародної науково-технічної конференції "ABІА-2006".- К.: НАУ, 2006.- Т.1.- С.23.17-23.21.

16. Луцків А. Інформаційна система для ідентифікації та діагностики нелінійних динамічних систем методом білого шуму // Матеріали Cьомої наукової конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя (Тернопіль, 22-24 квітня 2003р.). - Тернопіль: ТДТУ, 2003. - С.267.