رمزنگاری مبتنی بر ویژگی (ABE) با ورودی کمکی بهبود یافته برای امنیت داده های بزرگ

ABE with improved auxiliary input for big data security

چکیده
1 مقدمه
2 پیشینه
3 ABE با ورودی کمکی بهبودیافته
4 ساخت و ساز CP-ABE با ورودی کمکی بهبود یافته
5 ساخت KP-ABE با ورودی کمکی بهبود یافته
6 نتیجه‌گیری
منابع

چکیده
رمزنگاری مبتنی بر ویژگی (ABE) توسط اتحادیه امنیت ابری (CSA) به عنوان یکی از ابزارهای رمزگذاری  احتمالی برای کنترل دسترسی در برنامه‌های کاربردی کلان داده توصیه شده است. در ABE فایل اشتراکی می‌تواند با سیاستی مشخص تنها یک بار رمزگذاری شود و توسط هر گیرنده‌ای که ویژگی‌های آن ارضا شده باشد می‌تواند رمزگشایی شود. هنگامی که ABE در برخی از سناریوهای شبکه باز مستقر شود به طور ناگریز توسط حملات کانال‌های جانبی تحت حمله قرار می‌گیرد زیرا کلان داده‌ها از نقاط انتهایی متنوعی می‌آیند. در این مقاله ما طرح‌های CP-ABE و KP-ABE مقاوم در برابر نشت را در مدل ورودی کمکی بهبود یافته ارائه می‌دهیم که به مهاجم اجازه می‌دهد تا به پرس و جو  اطلاعات نشتی بیشتری با توجه به تصادفی بودن رمزنگاری پس از مشاهده چالش متن رمزنگاری شده  بپردازد. علاوه بر این، ما یک استخراج‌کننده قوی بهبود یافته از قضیه اصلاح شده لوین – گلدریچ  را برای اثبات امنیت ساخته‌ایم و ثابت کرده‌ایم که امنیت طرح ما متکی به ساخت و ساز ونگ  و همکاران است.

2-2 ساختار دسترسی
تعریف زیر توسط [32] ارائه شده است:
تعریف 2 (ساختار دسترسی): فرض کنید که مجموعه‌ای از ویژگی‌ها باشد. ما یک مجموعه مجاز یکنواخت بر روی شرایط را تعریف می‌کنیم که در آن است و آنگاه است. یک مجموعه یکنواخت به شکل یک ساختار دسترسی یکنواخت است که یک مجموعه غیرخالی از زیرمجموعه‌های است. اگر مجموعه‌ها در نباشند، آنگاه آنها مجموعه‌های غیرمجاز هستند.

تعریف LSS را می‌توان در [32] یافت. از بحثی که در [32] صورت گرفته است دریافتیم که هر طرح LSSS، با نام Π برای ساختار دسترسی را می‌توان برای بازسازی خطی استفاده کرد. فرض کنید که مجموعه‌ای ‌‌مجاز باشد و فرض کنید که به شکل باشد. آنگاه اگر سهم‌هایی معتبر از هر در Π باشند آنگاه ثابت‌هایی به شکل وجود دارند به طوریکه خواهد بود. این را می‌توان در زمان چندجمله‌ای یافت.

3- ABE با ورودی کمکی بهبودیافته
1-3 تعریف
یک طرح CP-ABE برای یک ساختار دسترسی یکنواخت کلی A از چهار الگوریتم PPT به صورت زیر تشکیل شده است:
1- راه‌اندازی : الگوریتم راه‌اندازی پارامتر امنیتی ƛ را به عنوان ورودی دریافت می‌کند و خروج‌های آن جفت کلید رمز/عمومی ارباب به شکل (MPK,MSK) است.
2- این الگوریتم ویژگی مجموعه S و کلید رمز ارباب MSK را به عنوان ورودی دریافت می‌کند و خروجی‌ آن یک کلید رمز SKk است.
3- رمزگذاری (M,A): الگوریتم رمزگذاری یک ساختار دسترسی یکنواخت A را می‌گیرد و پیام M به عنوان ورودی است و خروجی‌ آن یک متن رمزنگاری شده به شکل CT است.
4- رمزگشایی (CT,SK): این الگوریتم یک متن رمزنگاری شده CT را برای سیاست دسترسی A و کلید رمز SK را برای مجموعه S به عنوان ورودی می‌گیرد و خروجی آن در صورتی M است که ویژگی‌های مجموعه S، A را ارضا کنند.

رمزگذاری بر اساس ویژگی های متن رمزی

Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption

چکیده
1 مقدمه
2 تحقیقات مرتبط
3 پیش‌زمینه
4 ساختار سیستم ما
5 پیاده‌سازی
6 نتیجه‌گیری و جهت گیری های آزاد
منابع

چکیده
در سیستم‌های توزیع‌شده متعدد، کاربر باید تنها در صورت داشتن مجموعه مشخصی از گواهی‌نامه‌ها یا ویژگی‌ها، به داده‌ها دسترسی داشته باشد. در حال حاضر، تنها روش جهت اجرای این سیاست‌ها، استفاده از یک سرور مطمئن جهت نگهداری داده‌ها و واسطه قرار دادن کنترل دسترسی است. بااین‌حال، درصورتی‌که هر نوع سرور نگهدارندِ داده‌ها با خطر مواجه شود، در این صورت محرمانگی داده‌ها با خطر مواجه خواهد شد. ما در این مقاله، سیستمی را جهت تحقق کنترل دسترسی پیچیده بر روی‌ داده‌های رمزنگاری‌شده ارائه می‌کنیم که آن را رمزنگاری مبتنی بر ویژگی سیاست متن رمزی نام‌گذاری می‌کنیم. می‌توان با استفاده از تکنیک‌های خود، داده‌ها را به‌صورت محرمانه حتی در صورت قابل‌اطمینان نبودن سرور ذخیره، حفظ کرد؛ علاوه براین، روش‌های ما در برابر حملات تبانی امن خواهند بود. سیستم‌های رمزنگاری مبتنی بر ویژگی از ویژگی‌هایی جهت بیان داده‌های رمزنگاری‌شده استفاده کرده و سیاست‌هایی را در کلیدهای کاربر ایجاد کردند؛ درحالی‌که ویژگی‌های سیستم ما به‌منظور بیان گواهی‌نامه‌های کاربر مورداستفاده قرارگرفته و گروهی که اقدام به رمزنگاری داده‌ها می‌کند، سیاستی را در مورد افراد واجد شرایط جهت رمزگشایی تعیین می‌کند. بنابراین، روش‌های ما ازنظر مفهومی به روش‌های کنترل دسترسی مرسوم مانند کنترل دسترسی مبتنی بر نقش (RBAC) نزدیک‌تر هستند. علاوه براین، ما پیاده‌سازی سیستم خود را ارائه کرده و اندازه‌گیری‌های عملکردی خود را نشان می‌دهیم.

2- تحقیقات مرتبط
ساهای و واترز رمزنگاری مبتنی بر ویژگی (ABE) را به‌عنوان ابزاری جدید برای کنترل دسترسی رمزنگاری‌شده معرفی کردند. در یک سیستم رمزنگاری مبتنی بر ویژگی، متن‌های رمزی لزوماً نسبت به یک کاربر مشخص همانند رمزنگاری کلیدی عمومی معمول رمزنگاری نمی‌شوند. از طرف دیگر، رمزهای شخصی کاربران و متن‌های رمزی مرتبط با مجموعه‌ای از ویژگی‌ها یا یک سیاست نسبت به ویژگی‌ها خواهند بود. یک کاربر هنگامی قادر به رمزگشایی از یک متن رمزی خواهد بود که بین رمز شخصی او و متن رمزی، تطابق وجود داشته باشد. ساهای و واترز در سیستم اصلی خود، یک سیستم ABE نهایی را ارائه کردند که طی آن متن‌های رمزی با مجموعه‌ای از ویژگی‌های S برچسب‌گذاری شده و رمز شخصی یک کاربر با پارامتر نهایی k و مجموعه دیگر ویژگی‌های S’ مرتبط می‌شود. به‌منظور رمزگشایی یک متن رمزی از سوی کاربر، لازم است تا حداقل k ویژگی میان متن رمزی و رمزهای شخصی او همپوشانی داشته باشند. یکی از انگیزه‌ها و اهداف اصلی این موضوع، طراحی یک روش رمزنگاری هویت محور (یا فازی) تحمل‌کننده خطا بوده است که می‌تواند از هویت‌های بیومتریک استفاده کند.

مانع اصلی سیستم ABE آستانه‌ای ساهای-واترز در این مورد است که معناشناسی نهایی چندان گویا نبوده و ازاین‌رو با محدودیت‌هایی جهت طراحی سیستم‌های جامع‌تر مواجه است. گویال و همکاران ایده سیستم رمزنگاری مبتنی بر ویژگی سیاست کلیدی جامع‌تری را معرفی کردند. در ساختار آنها، یک متن رمزی مرتبط با مجموعه‌ای از ویژگی‌ها بوده و کلید کاربر می‌تواند مرتبط با هر ساختار درخت دسترسی یکنواخت باشد. می‌توان ساختار موردنظر گویال و همکاران را به‌صورت رویکرد تعمیم‌یافته تکنیک‌های ساهای-واتر دانست که طی آن به‌جای قرار دادن روش به اشتراک‌گذاری داده‌های مخفی شامیر در رمز خصوصی، فرد روش به اشتراک‌گذاری کلی‌تری را برای درخت‌های دسترسی یکنواخت ارائه می‌کند. همچنین گویال و همکاران امکان ارائه یک روش ABE سیاست متن رمزی را پیشنهاد دادند، اما هیچ ساختاری را ارائه نکردند.

پیرتی و همکاران پیاده‌سازی سیستم رمزنگاری ABE آستانه‌ای را ارائه کرده و کاربردهای مختلف روش رمزنگاری مبتنی بر ویژگی را نشان داده و چندین مفهوم اجرایی مانند لغو کلید را بیان کرده‌اند. چیس در تحقیق اخیر خود ساختاری را برای یک سیستم رمزنگاری مبتنی بر ویژگی چند نهادی ارائه کرده است که طی آن هر نهاد طیف مختلفی از ویژگی‌ها را مدیریت می‌کند. چالش اصلی در ایجاد ABE چند نهادی، جلوگیری از حملات تبانی میان کاربرانی است که مؤلفه‌های کلیدی را از نهادهای مختلف به دست می‌آورند. هرچند که سیستم چیس از سیستم ABE آستانه‌ای به‌عنوان سیستم ABE اصلی خود در هر نهاد استفاده کرده است، مسئله ABE چند نهادی به‌طورکلی با یافتن سیستم‌های ABE گویاتر، تلاقی دارد.

تغییر پارادایم مبادله ای در تولید اعداد شبه تصادفی امن رمزنگاری بر اساس لگاریتم گسسته

A tradeoff paradigm shift in cryptographically-secure pseudorandom number generation based on discrete logarithm

چکیده
1 مقدمه و مفاهیم پایه
2 مطالعات مرتبط
3 CSPRNG پیشنهاد شده: طراحی و اجرا
4 فضای رابطه جایگزینی
5 ارزیابی ها
6 نتیجه گیری ها و پیشنهاداتی برای مطالعات آینده
منابع

چکیده
ایجادکنندگان عدد شبه تصادفی لگاریتمی گسسته یک کلاس رایج از ایجادکنندگان عدد شبه تصادفی با ایمنی رمزنگاری (CSPRNG) هستند. در این نوع ایجادکنندگان، پارامتر امنیت هم روی ایمنی و هم روی عملکرد تأثیرگذار است. این به پیچیدگی طراحی می افزاید چون یک رابطه جایگزینی بحرانی را در بین امنیت و عملکرد ایجاد می کند. ما در تحقیق حاضر تلاش می کنیم که پارادایم رابطه جایگزینی امنیت-عملکرد را در این حیطه تغییر دهیم. برای این منظور، اصلاحاتی را برای ایجادکننده عدد شبه تصادفی جنارو (Gennaro) پیشنهاد می کنیم و در توابع سخت هسته و دریچه، عملیات های مبتنی بر کلمه را با عملیات های منطقی مبتنی بر بیت جایگزین می کنیم. امنیت ایجادکننده ما (درست مانند ایجاد کننده جنارو) بر مبنای سختی یک متغیر ویژه از مسئله لگاریتم گسسته است. ما بین متغیر ویژه این مسئله لگاریتم گسسته و مسئله استاندارد، هم ارزی ایجاد می کنیم. ما همچنین اثبات می کنیم که در ایجادکننده اصلاح شده، عملکرد تقریباً از پارامتر امنیت مستقل است چون عملیات های منطقی را در سطح رجیستر (ثبت نام) و بدون تداخل واحد حساب و منطق (ALU) می توانیم انجام دهیم. این امر سبب تسهیل رابطه جایگزینی امنیت-عملکرد می گردد و طراحان را قادر می سازد که با انعطاف پذیری بیشتری در فضای رابطه جایگزینی مانور دهند. ما ایجادکننده پیشنهادی خود را اجرا و ارزیابی می کنیم و امنیت آنرا نیز اثبات می کنیم. ایجادکننده عدد شبه تصادفی با ایمنی رمزنگاری (CSPRNG) ما بر حسب آزمون های تصادفی در مجموعه NIST SP 800-22، تصادفی شناخته می شود.

2- مطالعات مرتبط
در این بخش، مطالعات پژوهشی مرتبط را معرفی و مرور می کنیم تا بتوانیم شکافی که قصد پر کردن آنرا داریم را روشن سازیم. در این مقاله یک DL-CSPRNG را پیشنهاد می کنیم که می توانیم آنرا به عنوان متغیر اصلاح شده ای از PRNG جنارو در نظر بگیریم. در این بخش مطالعات پژوهشی مرتبط را مرور کنیم. با شروع از بخش 2.1 حیطه مرور مطالعات را در بخش های بعدی محدودتر می سازیم و آنرا به موضوعات مقاله حاضر نزدیک تر می سازیم. در بخش 2.5 ، PRNG جنارو را مطالعه می کنیم و آنرا با PRNGr پیشنهادی خود مقایسه می کنیم. در بخش 2.6 هم مطالعات پژوهشی متمرکز بر رابطه جایگزینی امنیت-عملکرد را مرور می کنیم. و در نهایت، در بخش 2.7 یک نیچ در مطالعات مرتبط را مشخص می سازیم که انگیزه انجام مقاله حاضر را از آن گرفتیم.

2-1 ایجادکنندگان اعداد تصادفی حقیقی (TRNG)
در سال های اخیر ایجادکنندگان اعداد تصادفی حقیقی (TRNG) مورد توجه جامعه پژوهشی قرار گرفته است [24]. آنها به منابع فیزیکی و طبیعی تصادفی بودن – از قبیل نویز [25] یا عدم اطمینان در تکنولوژی های ساخت [26] – وابسته هستند. آنها معمولاً در سخت افزار و با استفاده از تکنولوژی های اجرایی مختلفی همچون نیمه رسانا-اکسید فلز مکمل (CMOS) [27] و آرایه دروازه قابل برنامه ریزی میدانی (FPGA) [28] اجرا می شوند. در ضمن ممکن کنندگان مختلفی همچون نظریه آشوب [29] و نظریه اطلاعات [30] در طراحی ایجادکنندگان اعداد تصادفی حقیقی (TRNG) استفاده می شوند. خصوصاً یک روند پژوهشی جدید، استفاده از فوتونیک در طراحی ایجادکنندگان اعداد تصادفی حقیقی (TRNG) است [31,32]. این تکنولوژی، طراحی ایجادکنندگان اعداد تصادفی حقیقی (TRNG) با عملکرد بالا را ممکن می سازد [33]. هم امنیت [34] و هم عملکرد [35] این ایجادکنندگان اعداد تصادفی، مورد توجه محققان قرار گرفته اند.

2-2 PGNG های فاقد رمزنگاری
مطالعات پژوهشی چندین PRNG را بدون اثبات امنیت، معرفی می کنند. رویکردهای مختلفی برای طراحی این PRNG ها پیشنهاد شده است که برخی از آنها عبارتند از: رویکردهای مبتنی بر حساب پیمانه ای [36] و همخوانی [37]، رویکردهای مبتنی بر هوش مصنوعی [38] و الگوریتم های تکاملی [39]، و رویکردهای مبتنی بر نظریه آشوب [40]، ماشین های سلولی [41] یا معادلات بازگشتی [42]. PRNG هایی از این نوع را می توانیم در نرم افزار [43] یا سخت افزار [44] اجرا کنیم. مطالعات اهمیتی به امنیت رمزنگاری این PRNG ها نمی دهند و اغلب مطالعات روی عملکرد آنها تمرکز کرده اند [45].

امنیت در شبکه حسگر بیسیم: نگاه فعلی

Security in Wireless Sensor Network: A Current Look

چکیده

1 مقدمه

2 معماری شبکه حسگر بی سیم (WSN)

3 مسائل امنیتی شبکه حسگر بی سیم (WSN)

4 طبقه بندی لایه ای حملات به شبکه حسگر بی سیم (WSN)

5 الگوریتمهای رمزنگاری سبک وزن

6 مسائل پژوهشی

7 نتیجه گیری

منابع

چکیده

     شبکه حسگر بی سیم (WSN) برای خودکار سازی و بهبود قابلیتهای جمع ‌آوری اطلاعات در پروژه ‌های شاخصی از قبیل پایش پزشکی، صنایع، تحقیقات و آزمایشات علمی، کارخانه ها، حمل و نقل و غیره استفاده می‌ شود. بازی واقعیت افزوده (AR )، واقعیت مجازی (VR)، دستگاه های پوشیدنی، شهرهای هوشمند، و کشاورزی هوشمند، برخی از برنامه های جدیدتر آن هستند. دولتها نیز در برنامه های نظامی خود، از شبکه حسگر بی سیم (WSN) برای جمع آوری داده ها و اطلاعات استفاده می کنند. گره های WSN در سطح گسترده ای استفاده می شوند، و از آنجاییکه ارزان، پودمانی، قابل برنامه ریزی، قابل پیکره بندی و اد هاک هستند، می توانند در یک محیط باز با اتصال بی سیم و غیره نیز استفاده شوند. این ویژگیها سبب شده که WSN به آسانی مورد حمله مهاجمان قرار بگیرد. داده های جمع آوری شده توسط WSN برای افراد یا سازمانها، داده های خصوصی یا حساسی هستند. از این رو، امنیت مسئله مهمی در تحقیقات WSN در نظر گرفته می شود. در این مقاله، یک مرور اجمالی بر امنیت WSN را ارائه می دهیم. ابتدا WSN و معماری آن را معرفی می کنیم. سپس، در مورد طبقه ‌بندی لایه ‌ای حملات امنیتی و تکنیکهای کاهشی محتمل به بحث می پردازیم تا بتوانیم حملات و شدت آنها را درک کنیم. برای حفظ امنیت WSN، الگوریتمهای رمزنگاری سبک وزن را از نظر شایستگی، عملکرد، نیاز به باتری و موارد دیگر مورد تحلیل و بررسی قرار می دهیم.

معماری شبکه حسگر بی سیم (WSN)
     پشته های شبکه به صورت لایه ‌هایی تقسیم می‌ شوند تا پیچیدگیها و مسئولیتها در لایه ‌های مختلف را از هم تفکیک کنند، و همچنین اشکال ‌زدایی و نگهداری آسان ‌تر از پشته ها را میسر سازند. مدل OSI و TCP/IP از بارز ترین پشته های شبکه هستند. پشته شبکه WSN نیز همانند مدل OSI که در شکل 1 نشان داده شده به صورت معماری پنج لایه ای تقسیم می شود.

• لایه فیزیکی در WSN همانند مدل OSI است و پایین ترین لایه در پشته شبکه است. این لایه، لینکی را برای ارتباط بین موتها و دریافت/ ارسال داده ها بصورت دو دویی ایجاد می کند. علاوه براین، وظایفی همچون جستجوی گستره مناسب فرکانس برای انتقال داده ها، تولید فرکانس حامل برای ارسال داده ها، منحرف کردن سیگنالها، مدولاسیون سیگنالها، رمزنگاری داده ها و دریافت سیگنال داده ها را بر عهده دارد.
• لایه لینک داده ها وظایف مختلفی را بر عهده دارد که عبارتند از: مالتی پلکس سازی سیگنال داده ها، تشخیص تصادم، تشخیص چارچوب داده ها، کنترل خطا، کنترل دسترسی به یک محیط انتقال (MAC) و ارائه ارتباطات مطمئن نقطه به نقطه و یک نقطه به چند نقطه.
• لایه شبکه وظایفی مانند تخصیص آدرس شبکه را بر عهده دارد، که مبتنی بر داده یا مکان هستند نه یک شماره I.D منحصربفرد، به این دلیل که اندازه شبکه WSN می تواند بسیار بزرگ باشد، ارتباط بین شبکه ای با شبکه های خارجی دارد و ارسال بسته های داده را مدیریت و کنترل می کند.
• لایه حمل ملزم به ارائه اطلاعات برای نقل و انتقال مطمئن بسته های داده است. مسیریابی بسته های داده توسط لایه شبکه از طریق اطلاعات عبوری از لایه حمل انجام می شود. اگرچه قابلیت اطمینان انتقال داده ها از مبدا به مقصد را با توجه به عدم وجود یک طرح منحصربفردآدرس دهی جهانی، مقیاس پذیری شبکه، اتلاف توان و موارد دیگر نمی توان مانند قابلیت اطمینان لایه انتقال در مدل OSI تضمین کرد. اما لایه حمل WSN می تواند یک قابلیت اطمینان متمرکز را تضمین کند.
• بالاترین لایه در پشته WSN ، لایه کاربرد است. این لایه، چگونگی ساختار بندی و قالب بندی داده ها را قبل از ارسال به گره های دیگر در شبکه کنترل می کند و قالب و ساختار داده هایی که از گره های دیگر دریافت می شوند را تعیین می کند. این لایه به عنوان یک واحد قابل برنامه ریزی عمل می کند که همه لایه های دیگر موجود در WSN را جدا می کند و اجرای برنامه های مختلف و تعامل کاربر با آن را میسر می سازد.

طرحی کارآمد برای اینترنت صنعتی اشیا با امضای بدون گواهی

An Efficient Scheme for Industrial Internet of Things Using Certificateless Signature

1 مقدمه
1.1 انگیزه و همکاری
1.2 نقشه راه مقاله
2 مطالعات مرتبط
3 مقدمات
3.1 مسئله لگاریتمی گسسته منحنی هایپرلیپتیک
۳.۲. مدل تهدید
4 مدل شبکه
5 طرح پیشنهادی امضای فاقد گواهی
۵.۱. ساخت طرح امضای فاقد گواهی (CLSC)
6. تحلیل امنیت
۶.۱. قضیه A (جعل ناپذیری)
6.2 قضیه جعل ناپذیری
۶.۳. قضیه حمله ضد بازپخش
6.4 قضیه حمله مرد میانه
7 تحلیل عملکرد
7.1 هزینه محاسباتی
8. مطالعه شبیه سازی (ضمیمه)
تضاد در منافع
منابع و مآخذ

اخیراً، رمزنگاری منحنی بیضوی (HECC) معطوف به دستگاه‌های کم‌مصرفی مانند اینترنت صنعتی اشیا (IIoT) شده است. همان‌ طور که همه می دانیم، رمزنگاری منحنی بیضوی قابلیت استفاده از کلید با اندازه کوچک را دارد که این امر می‌تواند برای محیط IIoT مناسب باشد. ما با الهام از ویژگی فوق الذکر HECC، با استفاده از امضای بدون گواهی و با کمک HECC طرحی کارآمد ارائه کرده‌ایم. اثبات شده که رویکرد ارائه شده، در برابر چالش های حمله کنندگان نوع ۱ و نوع ۲، غیرقابل جعل است. ما امنیت این رویکرد طراحی شده را از طریق اعتبارسنجی خودکار پروتکل های امنیتی اینترنت و برنامه های کاربردی (AVISPA) آزمایش کردیم. همچنین، هزینه های محاسباتی و ارتباطی را با طرح هایی که از پیش موجود بودند، مقایسه کردیم و از تحلیلمان مشاهده نمودیم که طرح ما از نظر محاسباتی، کارآمد است و به هزینه پایین محاسباتی نیاز دارد.

1 مقدمه

اینترنت اشیا (IOT) شبکه ای از دستگاه های متصل به صورت فیزیکی است که فناوری های تعبیه شده مانند RFID، حسگرها و دیگر دستگاه های هوشمند [۱،۲] که با استفاده از اینترنت [۳، ۴] برای برقراری ارتباط با محیط های خارج، با هم شبکه شده اند را در خود جای داده است. از طرفی، اینترنت اشیا از طریق پیوند دادن شهرها با سیستم های کامل رشد یافته، در حال گسترش حوزه خود است. این سیستم های هوشمند، برای ترکیب آیتم های معمول ما با دستگاه های هوشمند طراحی شده اند تا سیستم خودکار کاملا هوشمندی (AIS) ایجاد کنند که پتانسیل کاهش تلاش های انسانی را دارد. براساس گزارش اخیر Ericsson، تا سال ۲۰۲۲[۵] ۱۸ بیلیون دستگاه هوشمند IoT به اینترنت متصل خواهند شد. این روند نوآورانه نوین راه را برای یکپارچه سازی این فناوری های نوآورانه در حوزه های مختلفی مانند بهداشت و درمان، داده کاوی، حمل و نقل، و تجارت و بازرگانی [۶-۱۰] هموار نموده است. IoT از زمان اولین ارائه خود [۱۱] در میان جامعه تحقیقاتی هم در زمینه آموزش و هم در زمینه صنایع، تحسین زیادی برانگیخت [۱۲].

9 نتیجه گیری

این مطالعه، با استفاده از امضای فاقد گواهی (غیررسمی) و با کمک سیستم رمزنگاری منحنی هایپرلیپتیک (HCC)، طرحی کارآمد برای IIoT ارائه می کند. جعل ناپذیری رویکرد ارائه شده در برابر چالش های مهاجمین نوع اول و نوع دوم به اثبات رسیده است. امنیت کار پیشنهادی از طریق ابزار محبوب «AVISPA» تست شده است. تحلیل تطبیقی جامعی در برابر طرح های مربوطه انجام شد که ارجحیت طرح پیشنهادی ما هم از نظر هزینه های ارتباطی و هم از نظر هزینه های محاسباتی نسبت به آن ها را نشان داد. براساس ادعاهای فوق، استدلال می نماییم که طرح طراحی شده بهترین گزینه برای دستگاه های دارای منابع محدود از نظر مصرف هزینه خواهد بود.

Currently, hyperelliptic curve cryptography (HECC) got attractions towards low power devices such as Industrial Internet of things (IIoT). As we all know, it has the capability of utilizing low key size, which can be suitable for IIoTenvironment. Inspired by the aforementioned property of HECC, we proposed an efficient scheme for IIoT using certificateless signature with the help of HECC. the presented approach is proven to be unforgeable against the challenges of type I and type II attackers. We tested the security of the designed approach through Automated Validation of Internet Security Protocols and Applications (AVISPA). We also performed the computational and communicational cost comparisons with already existed schemes, and it is observed from our analysis that our scheme is computationally efficient and needs low communication cost.

1. Introduction

Internet of Things (IoT) is a network of physical interconnected devices, which incorporate embedded technologies such as RFID, sensors, and other smart devices [1, 2], networked together for communicating with the external environments via the Internet [3, 4]. On the other hand, IoT is growing its scope through linking cities to mature smart systems. these smart systems are designed to combine our routine items with smart devices to create a fully automated intelligent system (AIS) that has the potential to reduce human effort. According to a recent Ericsson report, about 18 billion smart IoT devices will be connected to the Internet by 2022 [5]. This new innovative trend has paved the way for integrating these innovative technologies into various fields such as healthcare, data mining, transportation, and commerce [6–10]. Since its first proposal [11], IoT has attained considerable admiration among the research community in both pedagogy and industries [12].

9. Conclusion

this study presents an efficient scheme for IIoT using certificateless signature with the help of the hyperelliptic curve cryptosystem (HCC). the presented approach is proven to be unforgeable against the challenges of type I and type II attackers. the security of the proposed work is tested through a popular tool “AVISPA.” A comprehensive comparative analysis against relevant schemes has been given which shows how our proposed scheme is better in terms of both communication and computation costs from them. Based on the above claims, we argue that the designed scheme will be the best option for the resource-limited devices in terms of cost consumptions.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

طرحی کارآمد برای اینترنت صنعتی اشیا با امضای بدون گواهی

An Efficient Scheme for Industrial Internet of Things Using Certificateless Signature

الگوریتم رمزنگاری جدید از طریق یک نقشه آشفته دو بعدی

A new cryptographic algorithm via a two-dimensional chaotic map

چکیده

1. مقدمه

2. بررسی مقالات

3. نگاشت آشوب غیر خطی قطعه‌ای هموار دو بعدی (2DPSNCM)

2. الگوریتم بُر زدن (شافل) با استفاده از یک نگاشت لجستیکی

4. کار پیشنهادی

5.1. تولید رمز

5.2. الگوریتم رمزگذاری

5.3. الگوریتم رمزگشایی

6. نتایج آزمایشی

7. تحلیل‌های امنیتی

7.1. تحلیل هیستوگرام

7.2. تجزیه و تحلیل آنتروپی اطلاعات

7.3. تجزیه و تحلیل همبستگی

7.4. تجزیه و تحلیل حساسیت

7.5. تجزیه و تحلیل فضای کلید رمز

7.6. تجزیه و تحلیل حمله نویزی

7.7. تجزیه و تحلیل حمله با متن اصلی منتخب

7.8. آزمون‌های آماری NIST

7.9. تجزیه و تحلیل پیچیدگی محاسباتی

8. نتیجه گیری

منابع

چکیده

در این مقاله، یک الگوریتم رمزنگاری جدید با استفاده از یک نگاشت آشوب غیر خطی قطعه‌ای هموار دو بعدی پیشنهاد شده که به مدل انتشار-آشفتگی  (مدل جایگشت-جایگزینی) وابسته است. در مرحله اول، یک تصویر ساده با استفاده از نگاشت لجستیکی آمیخته می‌شود (آشفتگی). در مرحله دوم، توالی‌های آشوب توسط نگاشت آشوب غیر خطی قطعه‌ای هموار دو بعدی ایجاد می‌شوند.  سپس، توالی‌های تولید شده به اعداد صحیح بین 0 تا 255 پیش پردازش می‌شوند. در آخر، تصویر بهم ریخته با استفاده از توالی‌های آشوبی پوشانده می‌شود (انتشار). الگوریتم پیشنهادی توسط انواع تصاویر مختلف آزمایش می‌شود. علاوه بر این، الگوریتم رمزگشایی برای بازیابی تصویر ساده (اصلی) با استفاده از کلید رمز اجرا می‌شود. نتایج تجربی و تجزیه و تحلیلهای امنیتی با استفاده از الگوریتم پیشنهادی اعمال می‌شوند و عملکرد آن با الگوریتم‌های رمزنگاری اخیر تأیید می‌شود. تجزیه و تحلیلهای امنیت و عملکرد نتیجه می‌گیرند که الگوریتم پیشنهادی امن، سریع و در برابر حملات مختلف مقاوم است. 

1. مقدمه

در عصر حاضر که زندگی ما به فن آوری و تبادل اطلاعات بستگی دارد، امنیت اطلاعات به یک چالش مهم تبدیل شده است. این اطلاعات می‌تواند در اشکال مختلفی مانند تصاویر، ویدئو، صدا، متن و سایر موارد باشد. علاوه بر این، تصاویر در بسیاری از حوزه‌های حساس، مانند داده‌های پزشکی، نظامی و شخصی، در میان موارد دیگر کاربردهای خاص و بسیاری دارند. به همین دلیل است که دانشمندان سعی دارند ضمن انتقال تصاویر از طریق کانالهای ارتباطی مختلف، از امنیت تصاویر نیز محافظت کرده و از حملاتی که ممکن است از جانب هکرها انجام شود جلوگیری کنند. امنیت اطلاعات را می‌توان به سه روش مختلف بدست آورد: رمزگذاری، استگانوگرافی و نهان نگاری. 

8. نتیجه گیری

در این مقاله، یک الگوریتم رمزنگاری جدید بر اساس یک نگاشت آشوب غیر خطی قطعه‌ای هموار دو بعدی پیشنهاد شده است. 2DPSNCM توالی‌های آشوبی مورد نیاز برای رمزگذاری تصویر دیجیتال را تولید می‌کند. آزمون NIST بر روی این توالی‌ها اجرا شد و تأیید کرد که 2DPSNCM برای رمزگذاری تصویر دیجیتال مناسب است. امنیت الگوریتم پیشنهادی در بسیاری از تجزیه و تحلیل‌های تجربی ثابت شده است: تجزیه و تحلیل هیستوگرام، تجزیه و تحلیل آنتروپی اطلاعات، تجزیه و تحلیل همبستگی، تجزیه و تحلیل حساسیت، تجزیه و تحلیل فضای کلید رمز، تجزیه و تحلیل حمله نویزی، و تجزیه و تحلیل حمله با متن اصلی منتخب. نتایج تجربی نشان داده‌اند که الگوریتم پیشنهادی می‌تواند برای رمزگذاری تصویر به طور موثری قابل استفاده باشد. در آخر، الگوریتم رمزگذاری تصویر کوانتومی از طریق 2DPSNCM برای افزایش امنیت الگوریتم فعلی در آینده پیشنهاد می‌شود.

Abstract

In this paper, a new cryptographic algorithm using a two-dimensional piecewise smooth nonlinear chaotic map is suggested. It depends on the confusion-diffusion model (permutation-substitution model). Firstly, the plain image is shuffled using the logistic map (confusion). Secondly, chaotic sequences are produced by two-dimensional piecewise smooth nonlinear chaotic map. Then, the produced sequences are preprocessed to integers between 0 and 255. Finally, the shuffled image is masked using the chaotic sequences (diffusion). The suggested algorithm is tested by different types of images. Furthermore, the decryption algorithm is implemented to retrieve the plain (original) image using the secret key. Experimental results and security analyses are applied using the suggested algorithm and its performances are validated with recent cryptographic algorithms. The security and performance analyses conclude that the suggested algorithm is secure, fast, and resists various attacks.

1. Introduction

In the current era where our lives depend on technology and the exchange of information, information security has become an important challenge. This information can take several forms, such as images, video, audio, text, and others. Moreover, images specifically have many applications in many sensitive areas, such as medical, military, and personal data, among others. This is why scientists are trying to protect the security of images while transferring them through various communication channels and preventing attacks that hackers may perform. The security of information can be achieved in three different ways: encryption, steganography and watermarking.

8. Conclusion

In this paper, a new cryptographic algorithm, based on a twodimensional piecewise smooth nonlinear chaotic map, has been proposed. 2DPSNCM produces chaotic sequences necessary to digital image encryption. NIST test has been executed on these sequences and it has confirmed that the 2DPSNCM is appropriate to digital image encryption. The security of the proposed algorithm has been proved over many experimental analyses: histogram analysis, information entropy analysis, correlation analysis, sensitivity analyses, key space analysis, noise attack analysis, and chosen plaintext attack analysis. The experimental results have concluded that the proposed algorithm can be used to image encryption efficiently. Finally, the quantum image encryption algorithm via 2DPSNCM will be proposed to increase the current algorithm’s security in the future.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

الگوریتم رمزنگاری جدید از طریق یک نقشه آشفته دو بعدی

A new cryptographic algorithm via a two-dimensional chaotic map

پرداختن به مسائل امنیتی و حریم خصوصی اینترنت اشیا با تکنولوژی بلاک چین

Addressing Security and Privacy Issues of IoT using Blockchain Technology

چکیده

1. مقدمه

2. مسئله امنیت و حریم خصوصی در IOT

A. چالش‌های امنیتی در IoT

B. چالش‌های حریم خصوصی در IoT

3. کارهای مهم در مورد امنیت و حفظ حریم خصوصی با استفاده از بلاک چین

4. معماری و عملکرد بلاک چین

5. تأثیر بلاک چین برای IoT

A. روش راه حل با استفاده از بلاک چین

B. برنامه‌های کاربردی IoT ، روش راه حل بلاک چین

6. تنظیمات آزمایشی و تجزیه و تحلیل نتایج

7. نتیجه گیری

منابع

چکیده

اینترنت اشیا (IoT) نوظهورترین فن آوری در دهه گذشته است، چرا که تعداد دستگاه‌های هوشمند و فن آوریهای مرتبط با آن هم در چشم انداز صنعتی و هم در چشم انداز تحقیقات به سرعت در حال رشد است. برنامه‌های کاربردی با استفاده از تکنیکهای IoT برای نظارت زمان واقعی توسعه یافته‌اند. اشیاء هوشمند به دلیل پایین بودن قدرت پردازش و ظرفیت ذخیره سازی، در برابر حملات آسیب پذیرند زیرا تکنیکهای امنیتی یا رمزنگاری موجود مناسب نیستند. در این مطالعه، در ابتدا امنیت و حریم خصوصی موجود در سیستم IoT را بررسی و شناسایی می‌کنیم. دوما، با توجه به فن آوری بلاک چین برخی راهکارهای امنیتی را فراهم می‌آوریم. تجزیه و تحلیل جزئیات از جمله فعال سازی فن آوری و ادغام فن آوری های IoT نیز توضیح داده می‌شود. در آخر، یک مطالعه موردی با استفاده از سیستم بلاک چین مبتنی بر Ethererum در یک سیستم IoT هوشمند اجرا شده و نتایج مورد بحث قرار می‌گیرند. 

1. مقدمه

گزارشی با عنوان “وضعیت امنیت اینترنت اشیا” اعلام کرد که حملات سایبری به اینترنت اشیا در سه ماهه گذشته 22 درصد افزایش یافته است. این گزارش نشان می‌دهد که برخی از بخشها مانند شهرهای هوشمند، مالی و حمل و نقل دارای رتبه  ماکسیموم در سناریوهای حملات هستند. حملات روز به روز پیچیده و پبیشرفته می‌شوند و این جای نگرانی دارد. در دهه اخیر، فن آوری بلاک چین یکی از مفاهیم نو ظهور در نظر گرفته‌ می شود که هم در تحقیقات و هم صنعت پذیرفته شده است و دارای شش ویژگی اصلی غیر متمرکز، تغییر ناپذیر، شفاف، مستقل، ناشناس و منبع باز می‌باشد (1). به همین ترتیب، IoT نیز یکی از تکنیک‌های امیدوار کننده است که با استفاده از تعداد زیادی از برنامه‌های هوشمند در حال توسعه می‌باشد. از حسگرها، دستگاه‌های هوشمند و عملگرها برای پیاده سازی برنامه‌های IoT استفاده می‌شود. در شکل 1، برخی از برنامه‌های امیدوار کننده مبتنی بر اینترنت اشیاء نشان داده شده است. معماری اصلی سیستم IoT سه لایه است که متشکل از لایه فیزیکی، لایه شبکه و لایه برنامه می‌باشد. نویسندگان در (2)، مسائل امنیتی موجود در هر یک از لایه‌های معماری IoT را مورد بحث قرار دادند. در یک برنامه کاربردی IoT ، دستگاه‌های مختلف ناهمگن متصل شده و با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. از آنجایی که اکثر دستگاه‌های هوشمند دستگاه‌های سطح پایین و ساده‌ای هستند، در برابر حملات مختلف آسیب پذیرترند. بنابراین پیاده سازی برنامه‌های هوشمند مبتنی بر IoT ، به یک الگوریتم سبک برای رمزگذاری/رمزگشایی، ارتباط ایمن و محاسبه نیاز دارد. هدف اصلی امنیتی، یعنی CIA (محرمانگی، یکپارچگی و در دسترس بودن) باید توسط برنامه حفظ شود. 

Abstract

Internet of Things (IoT) has been the most emerging technology in the last decade because the number of smart devices and its associated technologies has rapidly grown in both industrial and research prospectives. The applications are developed using IoT techniques for real-time monitoring. Due to low processing power and storage capacity, smart things are vulnerable to the attacks as existing security or cryptography techniques are not suitable. In this study, we initially review and identify the security and privacy issues that exist in the IoT system. Second, as per blockchain technology, we provide some security solutions. The detailed analysis, including enabling technology and integration of IoT technologies, is explained. Finally, a case study is implemented using the Ethererum-based blockchain system in a smart IoT system and the results are discussed.

I. INTRODUCTION

CYBER attacks on Internet of Things has increased by 22% in last quarter asserted a report titled ”State of IoT Security”. The report suggested that some of the sectors like smart cities, financial and transport, have a maximum ranking in attacks scenario. Day by day, attacks are getting sophisticated and high-grade, which is a matter of concern. In the last decade, Blockchain technology is one of the emerging concepts accepted by both research and industry, having six principal characteristics decentralized, immutable, transparent, autonomy, anonymity, and open source[1]. Similarly, IoT is also one of the promising technical filed using lots of smart application are being developed. The sensors, intelligent devices, and actuators are used to implement IoT applications. In Fig. 1, some of the promising IoT based applications are shown. The basic architecture of the IoT system is three layers consists of the physical layer, network layer, and application layer. The authors in [2], discussed security issues present in each of the IoT architecture layer. In an IoT application, different heterogeneous devices are connected and communicated to each other. As most of the smart devices are low-end devices, they are more vulnerable to different attacks. So to implement IoT based smart applications required a lightweight algorithm for encryption/decryption, secure communication, and computation. The basic security goal that is CIA (Confidentiality, Integrity, and Availability) must be maintained by the application.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پرداختن به مسائل امنیتی و حریم خصوصی اینترنت اشیا با تکنولوژی بلاک چین

Addressing Security and Privacy Issues of IoT using Blockchain Technology

سیستم رمزنگاری برای کاربردهای داده، در زمینه اینترنت اشیا (IOT)

Cryptographic system for data applications, in the context of internet of things

چکیده

1- مقدمه

2- فناوری اینترنت اشیا: به سمت یک دوره جدید

3- مفاهیم مبنایی رمزنگاری و حریم خصوصی

4- سطح امنیت و وسایل پیاده سازی

5- برد انتخابی اینترنت اشیا

6- سیستم رمزنگاری پیشنهادی

7- اجرای سیستم پیشنهادی اینترنت اشیا

8- نتایج پیاده سازی و مقایسه ها

9- نتیجه گیری و چشم انداز

منابع

چکیده

     روز به روز، اینترنت اشیا (IoT)، این پتانسیل را دارد تا جامعه ما را با یک روش دیجیتالی تر تغییر دهد. در این مقاله یک سیستم رمزنگاری پیشنهاد شده است، که بعد از بهینه سازی تکنولوژی های اینترنت اشیا، طراحی و پیاده سازی شده است. چون مزایای اینترنت اشیا زیاد هستند، نیاز به یک پایگاه حریم خصوصی به شدت ضروری است تا توسعه یابد. این کار قصد دارد تا این را، اولا، با اجرای کارآمد و انعطاف پذیر اصول اولیه رمزنگاری و حریم خصوصی نشان دهد. دوما، این با، معرفی رمزنگاری کاربردی، با روشی انعطاف پذیرتر و تعاملی تر قابل دست یابی می باشد. این سیستم پیشنهادی و تلفیق این پایگاه با دقت بررسی شده است. در متن این تحقیق، اپلیکیشن رمزنگاری متقارن معرفی شده است، که براساس استاندارد رمزنگاری پیشرفته (AES) در کتاب رمز الکترونیکی (ECB)، زنجیره ای کردن بلوک های رمزی (CBC) و حالتهای شمارنده (CTR) عملیات، برای رمزگذاری و کشف رمز متون، تصاویر، برنامه های داده های الکترونیکی می باشد. علاوه براین، دو طرح امنیتی دیگر توسط این سیستم پیشنهادی پشتیبانی می شوند: حالت AES شمارنده/ گالوا (GCM) و کد AES  احراز هویت پیام (GMAC). ادغام پیشنهادی GCM، در طرح احراز هویت، طراحی شد تا به طور همزمان احراز هویت و قابلیت اعتماد را فراهم کند. به عبارت دیگر، GMAC می تواند به عنوان کد احراز هویت پیام استفاده شود. هر دو عملیات از نظر اجرای منابع بهینه سازی می شوند، به طوریکه هزینه اصلی برای هسته AES درنظر گرفته شده است.علاوه براین، براساس نمونه های سخت افزاری یکپارچه، ثبت نام کاربر و اعتبارسنجی، بدون هزینه اضافی و جریمه عملکرد پیشنهاد شده و اجرا می شود. علاوه براین، احراز هویت دو مرحله ای، براساس رمزهای یکبار مصرف (OTC) که می توانند به صورت تصادفی تولید شوند، طراحی و پیشنهاد شده است. بعد از این، منبعی برای سطوح امنیتی، از نظر معماری لایه های اینترنت اشیا، ارائه شده است. پایگاه های سخت افزاری اینترنت اشیا با کمبود سطح امنیتی روبرو می شوند و این فرصتی برای استفاده از مکانیزمهای امنیتی پیشرفته به وجود می آورد. نتایج مقایسه پیاده سازی بر اهمیت آزمایش و سنجش عملکرد الگوریتمهای جایگزین رمزگذاری تاکید می کنند، که توسط پایگاه های سخت افزاری پشتیبانی می شوند.

2- فناوری اینترنت اشیا: به سمت یک دوره جدید
     همانطورکه قبلا ذکر شد، اینترنت اشیا اشاره به شبکه ای از وسایل فیزیکی دارد (تلفنهای هوشمند، لپ تاپ ها، ساعتهای هوشمند و غیره)، که به اینترنت متصل می شوند، و داده ها را جمع آوری کرده و به اشتراک می گذارند [1]. فراتر از تعداد زیادی از کاربردهای مختلف، مانند خانه های هوشمند، شهرهای هوشمند، زیرساخت بهداشتی هوشمند، این یکی می تواند سطح دیجیتال سازی را بااستفاده از چنین فناوری هایی ارتقا دهد و درک کند. سطح هوش دستگاه می تواند آنها را قادر سازد تا بدون دخالت بشر ارتباط برقرار کنند، که دنیای فیزیکی و دیجیتالی را با هم ادغام می کند. توسعه سریع اینترنت اشیا می تواند به مردم کمک کند تا محیط را هوشمندتر و قابل اندازه گیری تر بسازد، که بر مشکلات روزانه غلبه می کند [11].

     از ابتدای توسعه و تحول اینترنت اشیا، دانشگاهیان و صنعت اهدافی هستند که اهمیت زیادی دارند. این کاربردها می توانند به ارائه خدمات و کاربردهای خلاق و نوآورانه کمک کنند، که با روشهای مختلف اجرا می شوند [12]. تعداد زیادی از کاربردها، سیستمها و پایگاه ها می توانند گسترش داده شوند تا به پروفسورها، متخصص های صنعت و تولیدکنندگان کمک کنند تا برای یک محتوای کیفی در هر دستگاه سخت کار کنند. این محتوا می تواند تا سطح پیشرفته و تکاملی که فناوری های مختلف بهم متصل می شوند، شخصی سازی شده و توسعه یابد.

     همانطورکه فناوری زندگی بشر را به طور پیوسته تغییر می دهد، وسایل فیزیکی این مزیت را دارند تا متصل شده و به طور متناوب مورد استفاده قرار بگیرند. به همین دلیل، صنعت و دانشگاهیان می توانند از روشهایی استفاده کنند تا اگر هزینه های عملیاتی از بین نروند، آنها را به حداقل برسانند. علاوه براین، رویکردهای استفاده یا حتی استفاده مجدد از وسایل قابل حمل، کاملا قابل پذیرش هستند. این وسایل می توانند به فناوری فعلی وصل شوند تا سیستمهای خاص را با هزینه کم و عملکرد بالا توسعه دهند. این تمرین جدید و بدیع به مردم این امکان را می دهد تا از سرتاسر دنیا، از طریق یک سیستم سخت افزاری به هم وصل شوند، که سازگار، ثابت و ایمن باشد.

مروری بر الگوریتم های رمزگذاری در تصاویر رنگی

An overview of encryption algorithms in color images

چکیده

1. مقدمه

2. رمزگذاری تصویر: یک بررسی اجمالی

3. طرح های رمزگذاری تصاویر رنگی

4. معیارهای ارزیابی عملکرد

5. بحث

6. نتیجه گیری و جهت های آتی

منابع

چکیده

     این روزها امنیت در امر انتقال داده ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تصاویر جزو جذاب ترین داده ها در حوزه رمزگذاری می باشند. تصاویر رنگی از جذابیت بیشتری نسبت به تصاویر خاکستری برخوردار هستند زیرا اطلاعات بیشتری را ارائه می دهند. در این مقاله، چندین طرح رمزگذاری برای تصاویر رنگی (حالت RGB) بر اساس حوزه های بکارگیری بصورت گسترده مورد بررسی قرار گرفته شده است، بعلاوه در این زمینه بالغ بر 50 مقاله که بیشترشان سال پیش منتشر شده اند در اینجا خلاصه شده اند. همچنین، در این مقاله رمزگذاری تصاویر رنگی به ده طرح دسته بندی شده اند، و سپس طرح های پیشنهادی مقایسه شده و مزایا و محدودیت هایشان مشخص شده است. بعلاوه، لیست کاملی از تکنیک های آنالیز امنیتی متداول برای رمزگذاری تصاویر (خاکستری یا رنگی) که توانایی ارزیابی مقاومت بالقوه این روش در مقابل حملات احتمالی مختلف را دارند مورد بحث قرار گرفته اند. هدف از این مقاله ارائه اطلاعات دقیق در مورد طرح های رمزگذاری فعلی در حوزه تصاویر RGB می باشد. و در آخر، در این مقاله چندین مسئاله و مسیر تحقیقاتی به منظور اکتشاف در حوزه های امیدوار کننده برای پیشرفت های آتی در نظر گرفته شده اند.

رمزگذاری تصویر: یک بررسی اجمالی

     رمزگذاری تصویر فرایند پنهان کردن تصویر از دسترسی بدون اجازه با استفاده از یک کلید محرمانه می باشد. داده های دیجیتالی تصویری بصورت آرایه های مستطیلی شکل سازماندهی می شوند. اعضای یک آرایه بصورت پیکسلی می باشند، هر پیکسل دارای یک مقدار عددی می باشد. با توسعه علم اطلاعات (IT)، تصاویر دیجیتالی، که یک فرم از اطلاعات مانند تصاویر پزشکی، تصاویر خاکستری، تصاویر رنگی، تصاویر دوگانه، و غیره می باشند، بیشتر مورد استفاده قرار گرفته و ذخیره و ارسال می شوند. بر این اساس حفاظت از این نوع اطلاعات چالشی مهم به شمار می آید (19). با در نظر گرفتن مشخصات داده های تصویری، الگوریتم های رمزگذاری متعددی بر پایه تکنولوژی های مختلف مانند SCAN (20,21)، شبکه های تصادفی دایره ای (22,23)، منحنی بیضوی الگامال (24)، کد خاکستری (25)، ارسال موج (26)، اندازه گیری بردار (27)، تبدیل موجک های کسری (7,28,29)، تبدیل فیبوناچی – P (30)، و بی نظمی (1,19,31-33)، ارائه شدند.

     مقالات ارائه شده در زمینه رمزگذاری تصویر در ادامه توضیح داده شده اند. جدول 2 نشانگر مقایسه ای میان تکنیک های مختلف رمزگذاری و عملکرد آنها با در نظر گرفتن پارامترهای مختلف می باشد. امنیت الگوریتم رمزنگاری به سه سطح پایین (L)، متوسط (M)، و بالا (H) تقسیم می شود. اگر طرح رمزنگاری در مقابل حملات رمزگشایی ایمن نباشد، امنیت ارزیابی شده پایین خواهد بود. اگر طرح رمزنگاری در مقابل برخی از حملات رمزگشایی ایمن باشد سطح امنیت متوسط ارزیابی خواهد شد، و اگر در مقابل تمامی حملات رمزگشایی و مخصوص مقاوم باشد بسیار ایمن ارزیابی خواهد شد.

طرح های رمزگذاری تصاویر رنگی
     با توسعه تکنیک های کارآمد رمزگذاری تصاویر رنگی، بررسی و انتخاب الگوریتم های مورد استفاده در شرایط خاص به امری ضروری تبدیل شده است. الگوریتم های رمزگذاری تصاویر رنگی بر حسب حوزه های مختلف به دو دسته تقسیم می شوند: یکی از آنها حوزه فضایی و دیگری حوزه تبدیل شده می باشد. الگوریتم های رمزگذاری در حوزه فضایی اکثرا بر پایه ترکیب پیکسلها و یا بلوکهای تصویر استوار می باشد (79). اما الگوریتم های رمزگذاری در حوزه تبدیل شده بر پایه ترکیب و یا رمزگذاری ضریب های تبدیل و یا بلوک ها استوار هستند (79). با وجود اینکه اکثر تکنیک های رمزگذاری پیشنهادی بر پایه حوزه های تبدیل شده می تواند با سرعت بالای رمزگذاری توسط راه اندازی بصری اجرا شود، به دلیل خطی بودن ذاتیشان در سیستم کلی دارای ایمنی کامل نیستند. در عین حال، طبقه بندی این تکنیک ها تحت برخی از ضوابط امری دشوار محسوب می شود.

الگوریتم های رمزگذاری-فشرده سازی با ترکیب سیستم (hyper-chaotic) با تبدیل تصادفی کسری گسسته

Image compression-encryption algorithms by combining hyper-chaotic system with discrete fractional random transform

چکیده
1- مقدمه
2- تبدیل تصادفی کسری گسسته
3- الگوریتم رمزنگاری-فشرده سازی تصویر بر اساس سیستم فراآشوب و DFrRT
4- تحلیل آزمایش و شبیه سازی
4-1- هیستوگرام و اصلاح پیکسل های مجاور
4-2- عملکرد فشرده سازی
4-3- حساسیت کلید و فضای کلید
4-4- تحلیل مقاومت
4-5- رمزنگاری سه تصویر
5- نتیجه گیری

چکیده

یک الگوریتم رمزنگاری-فشرده سازی تصویر بر اساس سیستم فرا آشوب و تبدیل تصادفی کسری تصادفی طراحی شده است. تصویر اصلی به وسیله ی تبدیل کسینوسی گسسته به یک طیف تبدیل شده و طیف حاصل بر طبق روش برش طیفی فشرده می شود. ماتریس تصادفی تبدیل تصادفی کسری گسسته با توالی آشوبی برخاسته از سیستم فراآشوب بعد بالا (high dimensional) کنترل می شود. آنگاه، طیف فشرده شده توسط تبدیل تصادفی کسری گسسته رمزنگاری می شود. ترتیب DFrRT و پارامترهای سیستم فراآشوب نکات کلیدی الگوریتم رمزنگاری و فشرده سازی تصویر می باشند. الگوریتم پیشنهادی می تواند سیگنال تصویر را فشرده سازی و رمزنگاری کند، بخصوص می تواند چندین تصویر را همزمان رمزنگاری نماید. برای دستیابی به ترکیبی از چندین تصویر، تصاویر با استفاده از تبدیل کسینوسی گسسته به چند طیف تبدیل شده و این طیف ها به وسیله ی اسکن زیگزاگ درون یک طیف مرکب متصل می شوند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی برای فشرده سازی و رمزنگاری تصویر از امنیت و عملکرد فشرده سازی خوبی برخودار است.

5- نتیجه گیری

الگوریتم رمزنگاری فشرده سازی تصویر مبتنی بر سیستم فراآشوب، تبدیل گسسته کسینوسی و تبدیل تصادفی کسری گسسته طراحی شده است. توالی آشوبی که از سیستم فراآشوب بعد بالا بدست امده است برای کنترل ماتریس تصادفی تبدیل تصادفی کسری گسسته استفاده می شود و سپس طیف فشرده شده به وسیله ی تبدیل تصادفی کسری گسسته رمزنگاری می شود. کلید های اصلی روش رمزنگاری تصویر شامل مرتبه DFRT و پارامترهای سیستم فراآشوب می باشند. این الگوریتم نه تنها قابلیت رمزنگاری و فشرده سازی یک تصویر را داراست، بلکه می تواند چندین تصویر را به صورت همزمان فشرده سازی و رمزنگاری کند. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که روش پیشنهادی برای فشرده سازی و رمزنگاری و رمزگشایی و ناهم فشرده سازی (decompress) تصاویر موثر و امن عمل می کند و می تواند در برابر حمله تحلیل آماری، حمله بروت فورس و حمله نویز مقاومت نماید.

Abstract

Based on hyper-chaotic system and discrete fractional random transform, an image compression-encryption algorithm is designed. The original image is first transformed into a spectrum by the discrete cosine transform and the resulting spectrum is compressed according to the method of spectrum cutting. The random matrix of the discrete fractional random transform is controlled by a chaotic sequence originated from the high dimensional hyper-chaotic system. Then the compressed spectrum is encrypted by the discrete fractional random transform. The order of DFrRT and the parameters of the hyper-chaotic system are the main keys of this image compression and encryption algorithm. The proposed algorithm can compress and encrypt image signal, especially can encrypt multiple images once. To achieve the compression of multiple images, the images are transformed into spectra by the discrete cosine transform, and then the spectra are incised and spliced into a composite spectrum by Zigzag scanning. Simulation results demonstrate that the proposed image compression and encryption algorithm is of high security and good compression performance.

5- Conclusion

An image compression-encryption algorithm based on hyperchaotic system, discrete cosine transform and discrete fractional random transform is designed. The chaotic sequence originated from the high dimensional hyper-chaotic system is used to control the random matrix of the discrete fractional random transform, and then the compressed spectrum is encrypted by the discrete fractional random transform. The main keys of this image encryption scheme include the order of DFRT and the parameters of the hyper-chaotic system. The algorithm not only could compress and encrypt single image, but also could compress and encrypt multiple images simultaneously. Simulation results indicate that the proposed scheme is effective, secure and robust to compressencrypt and decompress-decrypt images, which could resist statistical analysis attack, brute-force attack and noise attack.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

الگوریتم های رمزگذاری-فشرده سازی با ترکیب سیستم (hyper-chaotic) با تبدیل تصادفی کسری گسسته

Image compression-encryption algorithms by combining hyper-chaotic system with discrete fractional random transform