Методика обоснования стойкости немарковских симметричных блочных шифров к дифференциальному криптоанализу

Задача доказової стійкості схеми Фейстеля до диференціального аналізу була поставлена та розв’язана Ніберг та Кнудсеном; ними була виведена теоретична верхня межа імовірності існування диференціалів шифру, виражена через відповідні імовірності раундових функцій. Цей параметр дозволяє оцінити знизу складність проведення диференціальної атаки на довільний шифр, побудований на основі схеми Фейстеля. В немарковських схем. В даній роботі пропонується загальна методика побудови аналітичної оцінки верхньої межі імовірності існування диференціалів через параметри раундових функцій. Ця методика базується на принципах, які використовувались при доведенні результатів попередніх дослідників, однак вона дозволяє оцінювати немарковські шифри та будувати аналітичні оцінки автоматично, що виявляється корисним для оцінки стійкості складних схем шифрування, для яких традиційний математичний підхід вимагав би дослідження великої кількості різних випадків. Суть методики полягає у розгляданні можливих шляхів тривіалізації раундових диференціалів шифру та розбитті множини диференціальних характеристик на класи відповідно до шляху тривіалізації. Кількість таких класів є порівняно невеликою, тому вони можуть бути швидко перебрані; для кожного класу будується верхня межа диференціальної імовірності, з яких потім обирається максимальне значення. Наводяться результати аналізу та оцінки стійкості низки узагальнених схем Фейстеля: Skipjack-подібної, CAST-подібних та узагальненої MISTY-подібної схем.Nyberg and Knudsen formulated and solved a problem of provable security of Feistel network against differential analysis. They derived analytical upper bound of cipher differential probabilities expressed in terms of corresponding round function probabilities. Such parameter gives minimal complexity of differential attack over any cipher based on Feistel network. Further, similar results was obtained for many Markov ciphers and some non-Markov schemes. We propose a procedure of constructing an analytical estimation of differential probabilities’ upper bound in terms of round functions parameters. This procedure is based on principles used in previous researches, but it allows to evaluate security of non-Markov ciphers and to build estimations automatically. The last is useful in studying of complex ciphers, for which traditional techniques would require a huge number of cases to analyze. Essence of procedure is to consider all possible ways of round differential trivialization and to partition a set of differential characteristics according to trivialization ways. The number of parts is relatively small so that they can be quickly enumerated. The upper bound of differential probability is estimated for each such part, and the maximum is the cipher’s total upper bound. We also present the results of analysis and estimations of provable security against differential analysis for some generalized Feistel networks: Skipjack-like ciphers, two variants of CAST-like ciphers and generalized MISTY-like ciphers.Задача доказательной стойкости схемы Фейстеля к дифференциальному анализу была поставлена и решена Ниберг и Кнудсеном; ними была выведена теоретическая верхняя граница вероятности существования дифференциалов шифра, выраженная через соответствующие вероятности раундовых функций. Этот параметр позволяет оценить снизу сложность проведения дифференциальной атаки на произвольный шифр, построенный на основе схемы Фейстеля. В дальнейшем подобные результаты были получены для многих других марковских шифров и некоторых немарковских схем. В данной работе предлагается методика построения аналитической оценки верхней границы вероятности существования дифференциалов через параметры раундовых функций. Эта методика базируется на принципах, которые использовались при доказательстве результатов предыдущих исследователей, однако она позволяет оценивать немарковские шифры и строить аналитические оценки автоматически, что оказывается полезным при оценке стойкости сложных схем шифрования, в которых традиционный математический подход требовал бы исследования огромного количества разных случаев. Суть методики состоит в рассмотрении возможных путей тривиализации раундовых дифференциалов шифра и разбиении множества дифференциальных характеристик на классы в соответствии с путём тривиализации. Количество таких классов сравнительно невелико, поэтому они могут быть быстро перебраны; для каждого класса строятся верхние границы дифференциальных вероятностей, из которых потом выбирается максимальное значение. Приводятся результаты анализа и оценки стойкости некоторых обобщённых схем Фейстеля: Skipjack-подобной, CAST-подобных и обобщённой MISTY-подобной схем

Numerical Evaluation of Wind Speed Influence on Accident Toxic Spill Consequences Scales

This study aims to evaluate numerically the influence of wind speed on scales of environmental harmful consequences caused by accidentally spilled toxic liquid evaporated from the surface of a free-form outlined spill spot. A coupled problem of the gas-dynamic movement of a toxic air-mixture cloud in the surface layer of the atmosphere under the influence of wind and a negative toxic inhalation impact on a human in an accident zone is solved by means of mathematical modelling and computer experiment. Physical processes of toxic liquid evaporation from the spill spot, formation of a mixture of toxic gas with the incoming air, and further dispersion of a hazardous gaseous chemical in the atmosphere under various wind speed conditions are investigated. A three-dimensional non-stationary mathematical model of the turbulent movement of a gas-air mixture is used for obtaining distribution of relative mass concentration of toxic gas impurities in time and space. The model takes into account the complex terrain, compressibility of the gas flow, three-dimensional and non-stationary nature of actual physical processes, different toxic properties of chemical substances, and arbitrary contour shape of the toxic spill spot. A probabilistic harmful impact model based on using a modernized probit analysis method is used to obtain fields of the conditional probability of a fatal human injury resulting from toxic gas inhalation. This model extracts relative mass concentration of toxic gas that could cause negative impact on humans at any control point during calculation time step exposition, collects integral toxic dose values from the multicomponent gas mixture dynamics model, calculates a value of the probit function for the corresponding toxic inhalation dose dangerous factor, and automatically assesses the human fatal injury conditional probability using partial cubic Hermitian spline. This technique allows environmental safety experts assessing the scale of considered type technogenic accident consequences numerically depending on wind speed conditions and elaborating the means to mitigate them to acceptable levels

Ensemble machine learning approaches for fake news classification

In today’s interconnected digital landscape, the proliferation of fake news has become a significant challenge, with far-reaching implications for individuals, institutions, and societies. The rapid spread of misleading information undermines the credibility of genuine news outlets and threatens informed decision-making, public trust, and democratic processes. Recognizing the profound relevance and urgency of addressing this issue, this research embarked on a mission to harness the power of machine learning to combat fake news menace. This study develops an ensemble machine learning model for fake news classification. The research is targeted at spreading fake news. The research subjects are machine learning methods for misinformation classification. Methods: we employed three state-of-the-art algorithms: LightGBM, XGBoost, and Balanced Random Forest (BRF). Each model was meticulously trained on a comprehensive dataset curated to encompass a diverse range of news articles, ensuring a broad representation of linguistic patterns and styles. A distinctive feature of the proposed approach is the emphasis on token importance. By leveraging specific tokens that exhibited a high degree of influence on classification outcomes, we enhanced the precision and reliability of the developed models. The empirical results were both promising and illuminating. The LightGBM model emerged as the top performer among the three, registering an impressive F1-score of 97.74% and an accuracy rate of 97.64%. Notably, all three of the proposed models consistently outperformed several existing models previously documented in academic literature. This comparative analysis underscores the efficacy and superiority of the proposed ensemble approach. In conclusion, this study contributes a robust, innovative, and scalable solution to the pressing challenge of fake news detection. By harnessing the capabilities of advanced machine learning techniques, the research findings pave the way for enhancing the integrity and veracity of information in an increasingly digitalized world, thereby safeguarding public trust and promoting informed discourse

Direct Evidence for Specific Interactions of the Fibrinogen αC-Domains with the Central E Region and with Each Other †

The carboxyl-terminal regions of the fibrinogen Aα chains (αC regions) form compact αC-domains tethered to the bulk of the molecule with flexible αC-connectors. It was hypothesized that in fibrinogen two αC-domains interact intramolecularly with each other and with the central E region preferentially through its N-termini of Bβ chains, and that removal of fibrinopeptides A and B upon fibrin assembly results in dissociation of the αC regions and their switch to intermolecular interactions. To test this hypothesis, we studied the interactions of the recombinant αC region (Aα221-610 fragment) and its sub-fragments, αC-connector (Aα221-391) and αC-domain (Aα392-610), between each other and with the recombinant (Bβ1-66)2 and (β15-66)2 fragments and NDSK corresponding to the fibrin(ogen) central E region, using laser tweezers-based force spectroscopy. TheαC-domain, but not the αC-connector, bound to NDSK, which contains fibrinopeptides A and B, and less frequently to desA-NDSK and (Bβ1-66)2 containing only fibrinopeptides B; it was poorly reactive with desAB-NDSK and (β15-66)2 both lacking fibrinopeptides B. The interactions of the αC-domains with each other and with the αC-connector were also observed, although they were weaker and heterogeneous in strength. These results provide the first direct evidence for the interaction between the αC-domains and the central E region through fibrinopeptides B, in agreement with the above hypothesis, and indicate that fibrinopeptides A are also involved. They also confirm the hypothesized homomeric interactions between the αC-domains and display their interaction with the αC-connectors, which may contribute to covalent cross-linking of α polymers in fibrin

The Interaction of Integrin α IIb β 3 with Fibrin Occurs through Multiple Binding Sites in the α IIb β-Propeller Domain

The currently available antithrombotic agents target the interaction of platelet integrin αIIbβ3 (GPIIb-IIIa) with fibrinogen during platelet aggregation. Platelets also bind fibrin formed early during thrombus growth. It was proposed that inhibition of platelet-fibrin interactions may be a necessary and important property of αIIbβ3 antagonists; however, the mechanisms by which αIIbβ3 binds fibrin are uncertain. We have previously identified the γ370–381 sequence (P3) in the γC domain of fibrinogen as the fibrin-specific binding site for αIIbβ3 involved in platelet adhesion and platelet-mediated fibrin clot retraction. In the present study, we have demonstrated that P3 can bind to several discontinuous segments within the αIIb β-propeller domain of αIIbβ3 enriched with negatively charged and aromatic residues. By screening peptide libraries spanning the sequence of the αIIb β-propeller, several sequences were identified as candidate contact sites for P3. Synthetic peptides duplicating these segments inhibited platelet adhesion and clot retraction but not platelet aggregation, supporting the role of these regions in fibrin recognition. Mutant αIIbβ3 receptors in which residues identified as critical for P3 binding were substituted for homologous residues in the I-less integrin αMβ2 exhibited reduced cell adhesion and clot retraction. These residues are different from those that are involved in the coordination of the fibrinogen γ404–411 sequence and from auxiliary sites implicated in binding of soluble fibrinogen. These results map the binding of fibrin to multiple sites in the αIIb β-propeller and further indicate that recognition specificity of αIIbβ3 for fibrin differs from that for soluble fibrinogen

Mathematical Models and Nonlinear Optimization in Continuous Maximum Coverage Location Problem

This paper considers the maximum coverage location problem (MCLP) in a continuous formulation. It is assumed that the coverage domain and the family of geometric objects of arbitrary shape are specified. It is necessary to find such a location of geometric objects to cover the greatest possible amount of the domain. A mathematical model of MCLP is proposed in the form of an unconstrained nonlinear optimization problem. Python computational geometry packages were used to calculate the area of partial coverage domain. Many experiments were carried out which made it possible to describe the statistical dependence of the area calculation time of coverage domain on the number of covering objects. To obtain a local solution, the BFGS method with first-order differences was used. An approach to the numerical estimation of the objective function gradient is proposed, which significantly reduces computational costs, which is confirmed experimentally. The proposed approach is shown to solve the maximum coverage problem of a rectangular area by a family of ellipses

Розробка методу динамічної інтегральної оцінки технічного стану кузову односекційних електровозів

At present, one of the main problems arising from the long-term operation of one-section electric locomotives is the need to maintain their good technical condition. In this case, the determining aspect is often rapid identification of existing defects and damage to the main bearing structural elements of machine bodies, as well as preventing their development into more serious structural deviations.The aim of the study is to develop a specialized method that allows identifying defects of the main bearing structural elements of the bodies of one-section electric locomotives at the early stages of emergence and development. This method of dynamic integral evaluation is based on the analysis of partial dynamic spectrum of the electric locomotive. Based on the magnitude of the spectrum deviation relative to the theoretical one obtained from finite element modeling, it is possible to determine the approximate nature and location of damage, especially latent.The frequency spectrum of the main bearing structural elements of the bodies of one-section electric locomotives obtained in the course of the studies is rather dense and lies in the frequency range up to 20 Hz. The presence of damage reduces its value, and for the most common types of defects, this reduction is 25–30 %.The effectiveness of the practical application of the dynamic integral evaluation method is illustrated by the example of the DS3-008 machine. The method revealed hidden damage to one of the elements of the bearing frame of the front surface of the cab, which was not revealed during the standard maintenance procedure of the machine. The use of the method of dynamic integral evaluation of the technical condition of electric locomotives is quite versatile and can also be recommended for other units of railway rolling stock. In practice, the introduction of this approach will effectively prevent the development of emergenciesВ настоящее время одна из основных проблема, возникающая при длительной эксплуатации односекционных электровозов, связана с необходимостью поддержания их исправного технического состояния. При этом нередко определяющим аспектом является оперативное выявление имеющихся дефектов и повреждений основных несущих конструктивных элементов кузовов машин, а также недопущение их развития в более серьезные конструктивные отклонения.Целью проведенных исследований является разработка специализированного метода, позволяющего выявлять возникающие в процессе эксплуатации односекционных электровозов дефекты их основных несущих конструктивных элементов кузовов на ранних стадиях возникновения и развития. Данный метод динамической интегральной оценки основан на анализе парциального динамического спектра конструкции электровоза. По величине отклонения спектра по отношению к теоретическому, полученному на основе моделирования методом конечных элементов, является возможным установить приблизительный характер и местоположение имеющегося повреждения, особенно скрытого типа.Полученный в ходе исследований частотный спектр основных несущих конструктивных элементов кузовов односекционных электровозов является достаточно плотным и находится в диапазоне частот до 20 Гц. Наличие повреждений понижает его значения, причем для наиболее распространенных в практике эксплуатации типов дефектов подобное снижение составляет 25–30 %.Эффективность практического применения метода динамической интегральной оценки проиллюстрирована на примере машины ДС3-008. Метод позволил выявить скрытое повреждение одного из элементов несущего каркаса передней поверхности кабины, не установленное при стандартной процедуре технического обслуживания машины. Использование метода динамической интегральной оценки технического состояния для электровозов является довольно универсальным и может быть рекомендовано также и для других единиц железнодорожного подвижного состава. В практике внедрение подобного подхода позволит эффективно упреждать развитие аварийных ситуацийВ теперішній час одна з основних проблем, що виникає під час тривалої експлуатації односекційних електровозів, пов’язана із необхідністю підтримання їх справного технічного стану. При цьому нерідко визначальним аспектом є оперативне виявлення наявних дефектів і пошкоджень основних несучих конструктивних елементів кузовів машин, а також недопущення їх розвитку в більш серйозні конструктивні відхилення.Метою проведених досліджень є розробка спеціалізованого методу, що дозволяє виявити виникаючі в процесі експлуатації односекційних електровозів дефекти їх основних несучих конструктивних елементів кузовів на ранніх стадіях виникнення й розвитку. Даний метод динамічної інтегральної оцінки оснований на аналізі парційного динамічного спектру конструкції електровозу. За величиною відхилень від спектру по відношенню до теоретичного, отриманого на основі моделювання методом скінчених елементів, є можливим встановити приблизний характер і місце розташування наявного пошкодження, особливо скритого типу.Отриманий в ході досліджень частотний спектр основних несучих конструктивних елементів кузовів односекційних електровозів є досить щільним і знаходиться в діапазоні частот до 20 Гц. Наявність пошкоджень знижує його значення, причому для найбільш розповсюджених в практиці експлуатації типів дефектів подібне зниження становить 25–30 %.Ефективність практичного застосування метода динамічної інтегральної оцінки проілюстрована на прикладі машини ДС3-008. Метод дозволив виявити скрите пошкодження одного із елементів несучого каркасу передньої поверхні кабіни, не встановлене при стандартній процедурі технічного обслуговування машини. Застосування методу динамічної інтегральної оцінки технічного стану для електровозів є доволі універсальним та може бути рекомендовано також і для інших одиниць залізничного рухомого складу. В практиці впровадження подібного підходу дозволить ефективно попереджувати розвиток аварійних ситуаці

Розробка методу динамічної інтегральної оцінки технічного стану кузову односекційних електровозів

At present, one of the main problems arising from the long-term operation of one-section electric locomotives is the need to maintain their good technical condition. In this case, the determining aspect is often rapid identification of existing defects and damage to the main bearing structural elements of machine bodies, as well as preventing their development into more serious structural deviations.The aim of the study is to develop a specialized method that allows identifying defects of the main bearing structural elements of the bodies of one-section electric locomotives at the early stages of emergence and development. This method of dynamic integral evaluation is based on the analysis of partial dynamic spectrum of the electric locomotive. Based on the magnitude of the spectrum deviation relative to the theoretical one obtained from finite element modeling, it is possible to determine the approximate nature and location of damage, especially latent.The frequency spectrum of the main bearing structural elements of the bodies of one-section electric locomotives obtained in the course of the studies is rather dense and lies in the frequency range up to 20 Hz. The presence of damage reduces its value, and for the most common types of defects, this reduction is 25–30 %.The effectiveness of the practical application of the dynamic integral evaluation method is illustrated by the example of the DS3-008 machine. The method revealed hidden damage to one of the elements of the bearing frame of the front surface of the cab, which was not revealed during the standard maintenance procedure of the machine. The use of the method of dynamic integral evaluation of the technical condition of electric locomotives is quite versatile and can also be recommended for other units of railway rolling stock. In practice, the introduction of this approach will effectively prevent the development of emergenciesВ настоящее время одна из основных проблема, возникающая при длительной эксплуатации односекционных электровозов, связана с необходимостью поддержания их исправного технического состояния. При этом нередко определяющим аспектом является оперативное выявление имеющихся дефектов и повреждений основных несущих конструктивных элементов кузовов машин, а также недопущение их развития в более серьезные конструктивные отклонения.Целью проведенных исследований является разработка специализированного метода, позволяющего выявлять возникающие в процессе эксплуатации односекционных электровозов дефекты их основных несущих конструктивных элементов кузовов на ранних стадиях возникновения и развития. Данный метод динамической интегральной оценки основан на анализе парциального динамического спектра конструкции электровоза. По величине отклонения спектра по отношению к теоретическому, полученному на основе моделирования методом конечных элементов, является возможным установить приблизительный характер и местоположение имеющегося повреждения, особенно скрытого типа.Полученный в ходе исследований частотный спектр основных несущих конструктивных элементов кузовов односекционных электровозов является достаточно плотным и находится в диапазоне частот до 20 Гц. Наличие повреждений понижает его значения, причем для наиболее распространенных в практике эксплуатации типов дефектов подобное снижение составляет 25–30 %.Эффективность практического применения метода динамической интегральной оценки проиллюстрирована на примере машины ДС3-008. Метод позволил выявить скрытое повреждение одного из элементов несущего каркаса передней поверхности кабины, не установленное при стандартной процедуре технического обслуживания машины. Использование метода динамической интегральной оценки технического состояния для электровозов является довольно универсальным и может быть рекомендовано также и для других единиц железнодорожного подвижного состава. В практике внедрение подобного подхода позволит эффективно упреждать развитие аварийных ситуацийВ теперішній час одна з основних проблем, що виникає під час тривалої експлуатації односекційних електровозів, пов’язана із необхідністю підтримання їх справного технічного стану. При цьому нерідко визначальним аспектом є оперативне виявлення наявних дефектів і пошкоджень основних несучих конструктивних елементів кузовів машин, а також недопущення їх розвитку в більш серйозні конструктивні відхилення.Метою проведених досліджень є розробка спеціалізованого методу, що дозволяє виявити виникаючі в процесі експлуатації односекційних електровозів дефекти їх основних несучих конструктивних елементів кузовів на ранніх стадіях виникнення й розвитку. Даний метод динамічної інтегральної оцінки оснований на аналізі парційного динамічного спектру конструкції електровозу. За величиною відхилень від спектру по відношенню до теоретичного, отриманого на основі моделювання методом скінчених елементів, є можливим встановити приблизний характер і місце розташування наявного пошкодження, особливо скритого типу.Отриманий в ході досліджень частотний спектр основних несучих конструктивних елементів кузовів односекційних електровозів є досить щільним і знаходиться в діапазоні частот до 20 Гц. Наявність пошкоджень знижує його значення, причому для найбільш розповсюджених в практиці експлуатації типів дефектів подібне зниження становить 25–30 %.Ефективність практичного застосування метода динамічної інтегральної оцінки проілюстрована на прикладі машини ДС3-008. Метод дозволив виявити скрите пошкодження одного із елементів несучого каркасу передньої поверхні кабіни, не встановлене при стандартній процедурі технічного обслуговування машини. Застосування методу динамічної інтегральної оцінки технічного стану для електровозів є доволі універсальним та може бути рекомендовано також і для інших одиниць залізничного рухомого складу. В практиці впровадження подібного підходу дозволить ефективно попереджувати розвиток аварійних ситуаці

ОЦІНКА КОНКУРЕНТОСПРОМОЖНОСТІ ШВИДКІСНОГО РУХОМОГО СКЛАДУ УКРАЇНСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА

In order to evaluate and make a decision on the choice of high-speed rolling stock (HRS) for Ukraine conditions, an assessment of the choice of the HRS was made using a qualitative calculation of the quality of the equipment. The estimation of high-speed rolling stock on the basis of weighting characteristics, consumer and cost indicators was carried out. The properties of modern HRS and their indicators, coefficients of competitiveness of Ukrainian HRS in comparison with HRS of other countries were studied. From the above calculations it was established that the domestic HRS Ekr1 "Tarpan" has a high level of competitiveness in comparison with many HRS of other countries. This determines the expediency of further development of the maintenance infrastructure of the HRS on the basis of its own production, gradually mastering the organization of maintenance of foreign HRS on its own repair facilities by repair personnel.Осуществлена оценка выбора скоростного подвижного состава (СПС) для условий Украины с помощью квалиметрического расчета качества техники. Проведена оценка скоростного подвижного состава на основании определения весовых характеристик, исследованы потребительские и стоимостные показатели свойств современных СПС и проведен расчет их индексов, определены коэффициенты конкурентоспособности украинского СПС по сравнению с СПС других стран.Здійснена оцінка вибору швидкісного рухомого складу (ШРС) для умов України за допомогою кваліметричного розрахунку якості техніки. Проведена оцінка швидкісного рухомого складу на підставі визначення вагових характеристик, досліджені споживчі та вартісні показники властивостей сучасних ШРС і проведений розрахунок їх індексів, визначено коефіцієнти конкурентоспроможності українського ШРС в порівнянні з ШРС інших країн