دانلود ترجمه مقاله رمزنگاری تصویر رنگی

نوشته شده توسط donyafile Comments

یک طرح جدید رمزنگاری تصویر رنگی مبتنی بر عملیات DNA و سیستم آشوب فضایی و زمانی

دانلود ترجمه مقاله با عنوان

Kang Xuejing, Guo Zihui, A new color image encryption scheme based on DNA encoding and spatiotemporal chaotic system, Signal Processing: Image Communication 80 (2020) 115670.

یکی از مقالات معتبر علمی و ISI است که در مجله Image Communication و بتازگی به چاپ رسیده است. ترجمه بخشی از مقاله در ادامه آورده شده است.

چکیده

در این مقاله ، یک طرح جدید رمزنگاری تصویر رنگی مبتنی بر عملیات DNA و سیستم آشوب فضایی و زمانی ارائه شده است. در مرحله اول، برای مخفی کردن توزیع اطلاعات تصویر اصلی، با استفتاده از قوانین کدگذاری DNA ، به صورت تصادفی، تصویر اصلی را به سه ماتریس DNA تبدیل می‌کنیم. سپس‌، ماتریس‌های DNA به یک ماتریس جدید ترکیب می‌شوند و ماتریس جدید با استفاده از یک ماتریس درهم ریز که توسط شبکه های ماتریس تلفیق شده خطی- غیر خطی(MLNCML) تولید شده است، جایگشت می‌شود. به طوری که، جریان‌های کلیدی با کلیدهای مخفی و تصویر اصلی همراه هستند، که می‌تواند وابستگی سیستم رمزنگاری ما را به تصویر اصلی تضمین کند و توانایی مقاومت در برابر حملات شناخته شده یا حملات متن اصلی-منتخب، را بهبود بخشد. پس از آن ، برای مقاومت در برابر حملات آماری ، ماتریس جایگشت شده به سه ماتریس تجزیه می‌شود و توسط عملیات درج – DNA ، انتشار می‌شود. سرانجام، سه ماتریس بر اساس قوانین رمزگشایی DNA به صورت تصادفی ،رمزگشایی می شوند و سه کانال تصویر رمزنگاری شده مجددا ترکیب می شوند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که سیستم رمزنگاری تصویر پیشنهادی از امنیت خوبی برخوردار است و می تواند در مقابل حملات بالقوه مختلف، مقاومت کند.

۱- مقدمه

با توسعه سریع فناوری رایانه و شبکه، امنیت انتقال و ذخیره داده از اهمیت بیشتری برخوردار می شود. به عنوان یکی از مهمترین حامل‌های اطلاعات، تصاویر می توانند صحنه ای را که ممکن است مربوط به اطلاعات شخصی باشد، یا برخی از اطلاعات حساس در مورد امور بازرگانی، نظامی، پزشکی و سیاسی به نمایش بگذارند. بنابراین امنیت انتقال و نگهداری تصویر از اهمیت بسیاری برخوردار است و توجه بیشتر و بیشتری را در جامعه و محققان به خود جلب کرده است. اما ویژگی های ذاتی تصاویر مانند ارتباط قوی بین پیکسل های مجاور و موارد مورد نیاز برای ذخیره سازی حجم بالا با محتوای متنی بسیار متفاوت است. بنابراین روش های رمزنگاری متن متداول (یعنی DES ، AES ، RSA و IDEA ) برای امنیت تصویر مناسب نیستند[۱-۳]. طرح‌های کارآمد رمزنگاری تصویر بسیار ضروری هستند و بهترین روش برای محافظت از تصاویر محرمانه به حساب می آیند.

سیستم آشوب برای رمزنگاری تصاویر بسیار مناسب است زیرا می تواند توالی های شبه تصادفی ایجاد کند که به صورت ارگودیستیکی ، غیر چرخه ای و نسبت به مقادیر اولیه و پارامترهای کنترل حساس هستند [۴،۵]. بنابراین، از آنجا که ابتدا فردریچ [۶] نگاشت آشوب را برای امنیت تصویر معرفی کرده بود، بسیاری از محققان مرتباً طرح های رمزنگاری تصویر را مبتنی بر نگاشت های آشوب توسعه داده اند [۷،۸]. این الگوریتم ها معمولاً بر اساس مدل جایگشت – انتشار انجام می شوند و دارای خواص عالی، از جمله امنیت، کارآیی محاسباتی و پیچیدگی هستند [۹-۱۱].

۳٫۲ جایگشت خود تطبیقی

فرآیند جایگشت می تواند موقعیت عناصر را در یک ماتریس تغییر دهد. در الگوریتم پیشنهادی ، ما با جمع A ، T ، G ، C ، پس از کدگذاری تصویر اصلی، جایگشت خود-تطبیقی را به کار می بریم. علاوه بر این ، برای افزایش سرعت جایگشت و مقاومت در برابر حمله-متن اصلی – منتخب، ما با سرعت بالا جایگشت را بر اساس مرجع [۳۰] ارتقا می دهیم به طوری که جهت های جایگشت وابسته به تصویر اصلی است. در مرحله بعدی ، ما به اجرای جزئیات جایگشت خود-تطبیقی به طور مفصل می پردازیم.

۴-۲- تجزیه و تحلیل حساسیت کلید

یک سیستم رمزنگاری تصویر ایمن ، تصاویر رمزنگاری شده باید نسبت به کوچکترین تغییر کلیدهای مخفی بسیار حساس باشند. هنگامی که یک انحراف کوچک در یک یا چند کلید رخ دهد، تصاویر رمزنگاری شده باید به طور قابل توجهی تغییر کرده و هیچ اطلاعاتی از تصاویر اصلی را نشان ندهند. برای تست حساسیت الگوریتم خود در برابر کلیدهای مخفی، فرایند رمزگشایی را با تغییر جزئی یکی از کلیدها و درست نگه داشتن سایر کلیدها انجام می دهیم. نتایج در شکل ۶ نشان داده شده است ، همانطور که مشاهده می شود، تصاویر رمزگشایی شده کاملاً متفاوت از تصویر اصلی هستند و هیچ اطلاعات اصلی را نمی توان از لحاظ بصری مشاهده کرد، که نشان می دهد سیستم رمزنگاری ما در برابر رمزگشایی کور مقاوم است.

۴-۷ حمله تفاضلی

توانایی مقاومت در برابر حمله تفاضبی یک شاخص مهم برای ارزیابی حساسیت متن اصلی است. مهاجمان معمولاً یک تصویر اصلی را کمی تغییر می دهند و تفاوت بین تصویر رمزنگاری شده و تصویر رمزنگاری اصلی را ردیابی می کنند تا سرنخ های کلید مخفی را بدست آورند. برای آزمایش تأثیر تغییر یک پیکسل در تصویر اصلی روی تصویر رمزنگاری متناظر، نرخ تعداد تغییر پیکسل ها(NPCR) و میانگین شدت تغییرات یکنواخت (UACI) را با معادلات زیر محاسبه می کنیم.

npcr