تقنية جديدة لنظام تشفير البيانات الآمن بالأعتماد على إنشاء صورة مفتاح فوضوية
محتوى المقالة الرئيسي
الملخص
أحدثت التطورات في تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، خلال العقود الماضية، تغييراً كبيراً في نمط نقل معلومات الأشخاص عبر الإنترنت/الشبكات أو تخزينها. لذا، فإن أحد التحديات الرئيسية هو الحفاظ على هذه المعلومات بصورة آمنة ضد الهجمات. أدرك العديد من الباحثين والمؤسسات أهمية وفوائد التشفير في تحقيق الكفاءة والفاعلية بمختلف جوانب الاتصال الآمن.يتبنى هذا العمل تقنية جديدة لنظام تشفير البيانات الآمن على أساس نظرية الفوضى. تولد الخوارزمية المقترحة مصفوفة مفاتيح ثنائية الأبعاد لها ذات أبعاد الصورة الأصلية والتي تتضمن أرقاما عشوائية تم الحصول عليها من الخريطة الفوضوية اللوجستية أحادية الأبعاد وفق معطيات معاملات التحكم، والتي تتم معالجتها بعد ذلك من خلال تحويل الأجزاء العشرية منها عن طريق دالة إلى مجموعة من الأرقام غير المتكررة التي تؤدي إلى عدد هائل من الاحتمالات الغير قابلة للتوقع (مفكوك ناتج ضرب الصفوف في الأعمدة). يتم إجراء بعثرة مزدوجة للصفوف والأعمدة لقيم الأرقام لعدد محدد من المراحل. بعد ذلك، يتم تنفيذ عمليات XOR بين مصفوفة المفاتيح والصورة الأصلية، والتي تمثل حلاً فعالاً لتشفير البيانات لأي نوع من الملفات (النصية، الصورية، الصوتية، الفيديوية، ... إلخ).أثبتت النتائج أن تقنية التشفير المقترحة تعتبر جدا واعدة وفقا لمعايير القياسات الأمنية حيث أدت إلى تسطيح Histogram للصور المشفرة مقارنة بما هو عليه بالصور الأصلية، في حين أن متوسطات MSE عالية جدا (10115.48) و PSNR منخفضة جدا (8.17)، إلى جانب مؤشر Correlation هو قريب من الصفر و Entropy القريبة من 8 (7.997).
Received 30/5/2021
Accepted 16/8/2021
Published Online First 20/1/2022
تفاصيل المقالة
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
كيفية الاقتباس
المراجع
Ying Niu, Xuncai Zhang. A Novel Plaintext-Related Image Encryption Scheme Based on Chaotic System and Pixel Permutation. IEEE Access. 2020; 8(1): 22082-93. DOI:10.1109/ACCESS.2020.2970103 .
Wen W, Zhang Y, Su M, Zhang R. Differential attack on a hyper-chaos-based image cryptosystem with a classic bi-modular architecture. Nonlinear Dyn. 2017; 87(1): 383-90. DOI:10.1007/s11071-016-3049-x.
Hossam Diab. An Efficient Chaotic Image cryptosystem based on simultaneous permutation and diffusion operations. IEEE Access. 2018; 6(1): 42227-44. DOI:10.1109/ACCESS.2018.2858839.
Mustafa D. Al-Hassani, B. Z. Jaafar. An Innovative Data Encryption Technique through Keys Distributed over Websites using Linked-Lists. International Conference ICASEA – Proceedings. 2018: 85–89. DOI:10.1109/ICASEA.2018.8370961.
Unnikrishnan Menon, Atharva Hudlikar, Anirudh Rajiv. A Novel Chaotic System for Text Encryption Optimized with Genetic Algorithm. Int J Adv Comput. Sci Appl. 2020; 11(10): 34-40. DOI:10.14569/IJACSA.2020.0111005.
William Stallings. Cryptography and Network Security-Principles and Practice. 7th Edition Pearson Education Limited England; 2017. 767 p.
Anchal Jain, Navin Rajpal. A robust image encryption algorithm resistant to attacks using DNA and chaotic logistic maps. University School of Information and Communication Technology. Springer Science and Business Media. New York. 2015; 29(1). DOI:10.1007/s11042-015-2515-7.
Xiaoqiang Di, Jinqing Li, Hui Qi. A semi-symmetric image encryption scheme Based on the function projective synchronization of two hyper chaotic systems. PLOS ONE. 2017; Available from: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0184586. DOI:10.1371/journal.pone.0184586.
Luo Y, Ouyang X, Liu J, Cao L. An image encryption method based on elliptic curve elgamal encryption and chaotic systems. IEEE Access. 2019; 7(1): 38507-22. DOI:10.1109/ACCESS.2019.2906052.
Chai X, Gan Z, Yuan K, Chen Y, Liu X. A novel image encryption scheme based on DNA sequence operations and chaotic systems. Neural Comput Appl. 2019; 31(9): 219-37. DOI:10.1007/s00521-017-2993-9.
Jun Xiao, Wang Zhu, Zhang Miao. An image encryption algorithm based on the perturbed high-dimensional chaotic map. Nonlinear Dyn. 2015; 80(3):1493–508. DOI:10.1007/s11071-015-1957-9.
Jannatul Ferdush, Mahbuba Begum, Mohammad S. Uddin. Chaotic Lightweight Cryptosystem for Image Encryption. Adv Multimedia. 2021; 1: 1-16. Available from: https://doi.org/10.1155/2021/5527295. DOI:10.1155/2021/5527295.
Yousif Bedir, Khalifa Fahmi. A novel image encryption/decryption scheme based on integrating multiple chaotic maps. AIP Adv. 2020; 10(7): 075220-9. Available from: https://doi.org/10.1063/5.0009225.
Feng W, He Y, Li H. Cryptanalysis and improvement of the image encryption scheme based on 2D logistic-adjusted-sine map. IEEE Access. 2019; 7(14): 12584–97. Available from: https://doi.org/10.1109/access.2019.2893760.
Zhou Y, Bao L, Philip C. A new 1D chaotic system for image encryption. Signal Process. 2014; 97(1): 172–82. Available from: https://doi.org/10.1016/j.sigpro.2013.10.034.
Liansheng S, Bei Z, Xiaojuan N, Ailing T. Optical multiple-image encryption based on the chaotic structured phase masks under the illumination of a vortex beam in the gyrator domain. Opt Express. 2016; 24(18): 1–17. Available from: https://doi.org/10.1364/oe.24.000499.
Tabash F K, Rafiq M Q, Izharrudin M. Image encryption algorithm based on chaotic map. Int J Comput Appl. 2013; 64(13): 1–14. Available from: https://doi.org/10.5120/10691-5600.
Khan M, Masood F. A novel chaotic image encryption technique based on multiple discrete dynamical maps. Multimed Tools Appl. 2019; 78(18): 26203-22. DOI:10.1007/s11042-019-07818-4.
Kanso A, Ghebleh M. A novel image encryption algorithm based on a 3D chaotic map. Commun Nonlinear Sci Numer Simul. 2012; 17(7): 2943–59. DOI:10.1016/j.cnsns.2011.11.030.
Christof Paar, Jan Pelzl, Bart Preneel. Understanding Cryptography: A Textbook for Students and Practitioners. Springer-Verlag. Berlin. Heidelberg 1st edition 2010.
Ahmad J, Ahmed F. Efficiency Analysis and Security Evaluation of Image Encryption Schemes. IJVIPNS. 2012; 12(4): 18-31.
Chong F, Jun-Bin H, Ning-Ning W. A Symmetric Chaos-Based Image Cipher with an Improved Bit-Level Permutation Strategy. Entropy ISSN 1099-4300. 2014; 16(2): 770-88. DOI:10.3390/e16020770
Mohammed A Shreef, Haider K Hmood. Image Encryption using Lagrange-Least Squares Interpolation. IJACSIT. 2013; 2(4): 35-55. Available from: http://ssrn.com/abstract=2376654
Nehal A Mohamed, Mostafa A El-Azeim, Alaa Z. Improving Image Encryption using 3D Cat Map and Turing Machine. IJACSA. 2016; 7(1): 208-15. DOI:10.14569/IJACSA.2016.070129.
Salim KG, Al-alak SM, Jawad MJ. Improved Image Security in Internet of Thing (IOT) Using Multiple Key AES. Baghdad Sci J. 2021;18(2):04-17.
Tawfeeq FG, Abdul-Hadi AM. Improved throughput of Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) processor implementation over Koblitz curve k-163 on Field Programmable Gate Array (FPGA). Baghdad Sci J. 2020 Sep 8;17(3 (Suppl.)):10-29.