Разработка принципов построения и исследование криптостойких алгоритмов шифрования на основе хаотической динамики : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель А. В. Сидоренко

Abstract

Объектом исследования являются методы, способствующие повышению стойкости информации, алгоритмы ее шифрования на основе хаотической динамики (применительно к области защиты информации). Цель работы состоит в изучении методов определения количественных показателей применяемых последовательностей для создания алгоритмов шифрования изображений с использованием хаотических сигналов. В результате проведенных исследований предложены и рассмотрены метод и алгоритм формирования, встраивания и извлечения цифровых водяных знаков на основе хаотических отображений при передаче изображений; проведено моделирование метода формирования цифровых водяных знаков при использовании логистического, тент-отображений, отображения Бернулли, а также тестовых изображений “Lena.bmp” и “Peppers.bmp”; показано, что алгоритм формирования, встраивания и извлечения цифровых водяных знаков характеризуется стойкостью к атаке копирования и позволяет обнаруживать модифицированные области передаваемого зашифрованного изображения; установлено, что, выбирая пороговое значение уровня шума и размеры блоков шифрования, становится возможным различать искажения изображения, вызванные наличием шума в канале связи и модификации областей изображения, осуществляемых при возможных действиях злоумышленника. В результате предложен метод хеширования информации на основе двумерных хаотических отображений; показано, что, при моделировании работы алгоритма и использовании двумерных хаотических отображений “Кот Арнольда“, это время формирования хеш-значения на 25 % и 40 % ниже, чем при использовании традиционных методов; предложен генетический алгоритм шифрования изображений с использованием модели дезоксирибонуклеиновой кислоты и динамического хаоса. Рассчитанные количественные параметры открытого и зашифрованного изображений показали хорошую стойкость рассматриваемого алгоритма к статистическому и дифференциальному криптоанализу. Результаты исследований метода хеширования информации использованы в учебном процессе; разработана компьютерная программа “Chaos Hash”, которая используется при чтении спецкурса при подготовке студентов I ступени обучения на факультете радиофизики и компьютерных технологий. Предложенные алгоритмы могут применяться для решения реальных задач защиты информации при передаче различного рода изображений.