بررسی و تحلیل الگوریتم های رمز نگاری تصویر مبتنی بر نگاشت های آشوبی
چکیده
رمزنگاری تصویر به دلیل برخی از ویژگی های ذاتی آن، همچون حجم بالای داده ها، همبستگی زیاد میان پیکسل ها و قابلیت فشرده سازی بالا با رمزنگاری متن متفاوت است. لذا به نظر می رسد روش های کلاسیک رمزنگاری متن برای این منظور چندان کار آمد نیستند. در سال های اخیر الگوریتم های رمزنگاری مبتنی بر آشوب، راه حل های جدیدی را برای توسعه ی رمزنگاری ایمن تصاویر پیشنهاد کرده است. چرا که این نوع رمزنگاری به علت برخی از ویژگی های سامانه های آشوبی مثل داشتن رفتار شبه تصادفی، حساسیت بالا نسبت به مقادیر اولیه و شباهت های مطلوب با الگوریتم های رمز، به شدّت مورد توجه قرار گرفته اند. بر همین اساس معرفی و بررسی امنیت الگوریتم های رمزنگاری تصویر مبتنی بر آشوب مورد توجه ما قرار گرفت. در این پایان نامه الگوریتم های رمزنگاری تصویر مبتنی بر نظریه آشوبی که جدیداً ارائه شده است به چهار دسته ی الگوریتم های مبتنی بر نگاشت لجستیک، الگوریتم های مبتنی بر نگاشت آرنولد، الگوریتم های حوزه ی فرکانس و زمان و الگوریتم های در سطح بیت تقسیم شده اند. بنابراین ابتدا شرح مختصری از رمزنگاری و نظریه ی آشوب و خواص سامانه های آشوبی ارائه کرده ایم. سپس به بیان برخی از ویژگی های تصویر که رمزنگاری آن را با رمزنگاری متن متمایز می سازد پرداخته ایم. در ادامه با توجه به تقسیم بندی فوق به معرفی الگوریتم های رمزنگاری تصویر مطالعه شده و نحوه ی اجرای مراحل رمزنگاری و رمزگشایی آن ها خواهیم پرداخت. همچنین به منظور بررسی امنیت الگوریتم های معرفی شده، نتایج چند تحلیل امنیتی و آزمون های آماری مطرح در حوزه ی رمزنگاری تصویر ذکر شده است. نتایج این تحلیل ها نشان دهنده ی این است که طرح معرفی شده برای رمزنگاری تصویر، روش مطمئن و موثری را ارائه می کند. بخش غالب این پایان نامه تلاش برای تحلیل دو الگوریتم که یکی از آن ها در حوزه ی فرکانس و زمان و دیگری در سطح بیت اجرا می شود، است. در این بخش با تکیه بر نواقص موجود و با فرض اینکه دستگاه رمزنگار در اختیار است، کلید مخفی این دو الگوریتم بدست می آید و در انتها نیز یک راهکار مناسب برای مقابله با این نوع حمله و بهبود الگوریتم های معرفی شده، ارائه می شود. سپس به منظور نشان دادن سطح امنیت الگوریتم بهبود یافته، چند تحلیل امنیتی و آزمون آماری را با فرض وجود این تغییرات در الگوریتم اجرا کرده و نتایج آن ها را ارائه کرده ایم.