ارائه الگوریتم جدید رمزنگاری تصویر رنگی مبتنی بر نگاشت آشوب کوانتومی و شبکه تزویج (NCML)

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحدتهران مرکزی، دکترای برق

2 دانشگاه آزاداسلامی واحدتهران مرکزی، دکترای برق

3 دانشگاه آزاداسلامی واحدتهران مرکزی، کارشناسی ارشد

چکیده

در این مقاله یک الگوریتم رمزنگاری تصویر رنگی با استفاده از نگاشت آشوب کوانتومی سه بعدی و شبکه های تزویج آشوب نزدیکترین همسایه ارائه شده است. الگوریتم شامل سه بخش است: در طبقه اول رشته کلیدهای رمزنگاری توسط نگاشت آشوب کوانتومی سه بعدی و شبکه های تزویج آشوب نزدیکترین همسایه، تأمین میشود. در طبقه دوم ابتدا موقعیت سطرهای مؤلفه ای رنگی بصورت تصادفی تغییر و سپس بیت های هر پیکسل تصویر رنگی بصورت تصادفی شیفت چرخشی داده می شود. در این مرحله بیت های هر پیکسل حداقل یک و حداکثر هفت بیت شیفت داده می شوند. در طبقه سوم مؤلفه های رنگی جایگشت شده، با استفاده از رشته کلیدهای شبه تصادفی بهم تزویج می شوند. به منظور بالابردن امنیت الگوریتم ارائه شده، برای تولید مقادیر اولیه نگاشت آشوب از کلید128 بیتی استفاده می ود. تبدیلات بکار رفته در تولید کلید به گونه ی است که تک تک بیت ها به شرایط اولیه وابسته باشند. رمزنگاری تصویر بر خلاف روش ای دیگر که مقادیر مناسب آزمون ها در تعداد تکرارهای بیشتری حاصل می شود تنها با یک بار اجرای الگوریتم صورت گرفته که سبب افزایش سرعت فرایند رمزنگاری شده است. نتایج شبیه سازی گویای مقاومت الگوریتم در مقابل انواع حملات آماری، حساسیت و حملات جامع فضای کلید است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A New Encryption Algorithm for Color Images based on Chaotic Map

نویسندگان [English]

  • رضا صباغی 1
  • کاوه کنگرلو 2
  • الهه وافری 3
چکیده [English]

In this paper, a novel image encryption algorithm based on quantum chaotic map, nearest-neighboring coupled-map lattices (NCML) and permutation- diffusion architecture is proposed. First, keystream generated by quantum chaotic map is used to permute the pixels of R, G and B components at the same time and make the three components affect one other. Next, perform the random circular shift operation to the result of the permuted pixels to rearrange bits of each pixel. Finally, the new algorithm employs keystreams generated by the nearest-neighboring coupled-map lattices to diffuse the relationship between the cipher-image and the plain-image. In order to generate the initial conditions and parameters of the chaotic maps, 128-bit long external secret key is used. The image encryption is performed with just one iteration; in some of the methods, obtaining the appropriate values for tests requires a number of iterations. This means that the proposed method is faster than other encryption processes. The results of several experimental analyses about randomness, sensitivity and correlation of the cipher-images show that the proposed algorithm has high security level and high sensitivity which can be adopted for network security and secure communications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Image Encryption
  • Security
  • Quantum chaotic map
  • Entropy