Комбинаторные полиномиально вычислимые характеристики подстановок и их свойства

Построение и выбор подходящего биективного отображения, то есть подстановки, в настоящее время становятся важной прикладной задачей, в том числе и для построения систем блочного шифрования. Во многих статьях предложено использовать различные подходы к определению качества подстановок, но большинство из них обладают высокой вычислительной сложностью. Решение данной задачи позволит существенно расширить круг методов построения и анализа схем в системах защиты информации. Целью исследования был поиск легковычислимых характеристик подстановок, позволяющих оценить их качество, а точнее, меры близости конкретной подстановки к случайной, или удаленности от нее. Для этой цели в работе предложены несколько характеристик - разностная и степенная, найдено их математическое ожидание, а также для разностной характеристики еще и дисперсия. Это позволяет путем сравнения результата подсчета характеристики для конкретной подстановки с вычисленным математическим ожиданием делать вывод о ее качестве. С вычислительной точки зрения положения статьи представляют исключительный интерес благодаря простоте алгоритма количественной оценки качества порождающих биективное отображение подстановок. По своей природе операция подсчета разностной характеристики осуществляет простое суммирование целочисленных слагаемых, принимающих значения в фиксированном и малом диапазоне. Такая операция и в современной, и в перспективной элементной базе заложена в логике широкого круга функциональных элементов, в особенности, при реализации вычислительных действий в оптическом диапазоне, или на иных носителях, относящихся к сфере нанотехнологий.