Geri Dön

Kaos tabanlı bir görüntü şifreleme algoritması ve donanımsal ortamda gerçekleştirilmesi

A chaos-based image encryption algorithm with its hardware implementation

  1. Tez No: 477919
  2. Yazar: HİDAYET OĞRAŞ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA TÜRK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Fırat Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 174

Özet

Bu tezde, renkli ve gri görüntüler için kaos tabanlı simetrik bir görüntü şifreleme algoritması tasarlanmıştır. Sunulan algoritma, görüntü pikselleri ile ilgili permütasyon (karıştırma) ve değiştirme (dağılma) işlemlerini içermektedir. Karıştırma kısmında kaynak görüntünün piksel pozisyonlarını yer değiştirmek için Arnold kedi haritası kullanılmış ve ardından dağılma kısmında ise şifreleme kodlarının üretildiği iyileştirilmiş Lojistik harita sistemi piksel değerlerini değiştirmede kullanılmıştır. Öncelikle parametre alanı, karmaşıklık, tekdüzelik ve kaotik zenginlik bakımından standart Lojistik haritaya göre çok daha iyi performans sergileyen iyileştirilmiş bir kaotik sistem tasarlanmıştır. Bu sistemden üretilen şifreleme kodları sadece sistemin kontrol parametresine ve başlangıç durumuna bağlı olmadığı gibi aynı zamanda kaynak görüntü karakteristiğine de hassas duyarlıdır. Dolayısıyla sunulan yapı istatistiksel saldırılar, diferansiyel saldırılar, bilinen-bilgi ve seçilen-bilgi saldırı tekniklerine karşı dayanıklıdır. Ayrıca sistemden yüksek şifreleme gücü elde etmek için karıştırma ve dağılma işlemleri birden fazla tekrarlanmakta ve her iterasyonda farklı şifreleme kodları dağılma kısmında kullanılmaktadır. Sunulan görüntü kripto sistem ile ilgili tüm istatistiksel ve diferansiyel analizler detaylı bir şekilde incelenmiştir. Hız ve güvenlik açısından sunulan algoritma, mevcut bazı şifreleme algoritmaları ile karşılaştırıldığında tasarlanan algoritma çok daha iyi performans göstermiştir. Sunulan kripto sistemin uygulama tarafında ise anahtar üreteci, şifreleme ve çözme yapıları donanım olarak sahada programlanabilir kapı dizileri (FPGA) ortamında başarıyla sentezlenmiş ve gerçekleştirilmiştir. Teorik analizler ve benzetim sonuçları, sunulan görüntü şifreleme sisteminin yüksek güvenlik seviyesine sahip olduğunu doğrulamakta ve farklı ölçülerdeki karasel görüntüler üzerinde etkin bir şifreleme ve çözme işlemi gerçekleştirdiğini onaylamaktadır. Ayrıca deneysel sonuçlar, sunulan kripto sistemin pratik uygulamalarda kullanılabileceğini göstermektedir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, a chaos-based symmetric image encryption algorithm is designed for color and gray images. The proposed algorithm contains permutation (confusion) and modification (diffusion) processes related to the image pixels. In confusion part, Arnold Cat map is used to change the pixel positions of the plain image and then improved Logistic map for the generation of encryption key is used to modify the pixel values in diffusion part. Firstly, an improved chaotic map is designed to exhibit better performance than the standard Logistic map in terms of key space range, complexity, uniformity and chaotic substantiality. Generated encryption codes are not only sensitive to the control parameter and initial condition of the improved map but also strongly depend on the plain image characteristic. Hence, the proposed scheme can resist statistical attacks, differential attacks, known-plaintext and chosen-plaintext attacks. Furthermore, to get higher encryption strength of the cryptosystem, both confusion and diffusion processes are repeated one more time and different encryption codes are used in each iteration in diffusion part. All statistical and differential analyses about the proposed cryptosystem are studied in detail. Compared to the results of the some conventional encryption algorithms, the proposed scheme shows superior performance according to the speed and security of the algorithm. The practical applications including key generator, encryption and decryption parts of the proposed cryptosystem are successfully synthesized and implemented into the FPGA (Field Programmable Gate Array) as a hardware environment. Theoretical analyses and simulation results confirm that the proposed image encryption system has high level of security and effectively encrypts and decrypts the square images with different sizes as well. Experimental results also demonstrate the feasibility of the proposed cryptosystem in practical applications.

Benzer Tezler

  1. Tıbbi görüntülerin güvenli iletimi, işlenmesi ve depolanması için efektif bir platformun tasarım ve analizi

    Design and analysis of platform for the safe transmission, processing and storage of medical images

    YILMAZ AYDIN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolFırat Üniversitesi

    Yazılım Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FATİH ÖZKAYNAK

    DOÇ. DR. SONGÜL ÇERİBAŞI

  2. Yeni Julia fraktal setleri kullanarak yeni bir şifreleme yöntemi önerilmesi ve analizlerin gerçekleştirilmesi

    Proposing a new encryption method using new Julia fractal sets and performing analysis

    BAHAR ARITÜRK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Ticaret Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA CEM KASAPBAŞI

  3. Yeni kaotik sistemler ile rasgele sayı üreteci tasarımı ve çoklu-ortam verilerinin yüksek güvenlikli şifrelenmesi

    Design of random number generators with novel chaotic systems and high secure multimedia data encryption

    AKİF AKGÜL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İHSAN PEHLİVAN

  4. Gri seviye görüntülerde kriptografik uygulamalar

    Gray level images of cryptographic applications

    HATİCE İMER GÜLERYÜZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolFırat Üniversitesi

    Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ENGİN AVCI

  5. Yan kanal saldırılarını engellemek için karşı önlemlerin geliştirilmesi ve pratik uygulamalarının tasarlanması

    Developing countermeasures and designing practical applications to prevent side-channel attacks

    YÜCEL BÜRHAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolFırat Üniversitesi

    Yazılım Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FATİH ÖZKAYNAK