Виртуализация сообщений определяется как инъективное отображения ансамбля источника U в ансамбль 
:
, (1)
где элементы выборочного пространства ансамбля 
формируются по рекуррентному закону вида:
. (2)
Представление (1) можно трактовать, как преобразование источника U в виртуальный источник 
, формирующий последовательность сообщений 
. При этом непрерывнозначность значений 
и 
в (1) не накладывает ограничения на выборочное пространство U и представление формирующего шума в виде:
. (3)
Виртуализация цифровой обработки определяется как инъективное отображение ансамбля Ψ цифровых значений 
, полученных в результате квантования 
, в ансамбль E:
. (4)
Элементы выборочного пространства ансамбля E формируются в виде:
, (5)
где 
– векторная последовательность, формируемая в результате квантования 
:
, 
, (6)
– область квантования; n – номер области квантования.
Шум цифрового представления wi с позиций защиты информации должен являться случайной последовательностью вида «белый шум». Согласно с открытой в [1,2] закономерностью это возможно при стремлении числа порогов квантования к большим величинам, т.е. при малых областях квантования. В дальнейшем будем считать, что это условие выполняется. Тогда последовательность значений шума цифрового представления wi может быть определена как:
(7)
Виртуализация криптограмм определяется как инъективное отображения ансамбля E в виртуальный ансамбль 
:
, (8)
элементы выборочного пространства которого определяются как:
, (9)
где 
– шум наблюдения, формируемый по закону ключа.
Тогда модель алгоритма шифрования с виртуализацией оценок представляется в виде
, (10)
, (11)
где 
– модель i-го наблюдения относительно сообщения 
; 
– модель i-го наблюдения относительно сообщения 
.
Применение предложенного подхода открывает принципиально новую область возможностей для комплексного решения проблем повышения стойкости защиты информации, эффективности аутентификации, имитостойкости и помехоустойчивости.