ارايه الگوريتم جديد رمزنگاري تصوير رنگي مبتني بر نگاشت آشوب كوانتومي و شبكه تزويج (NCML)

A New Encryption Algorithm for Color Images based on Chaotic Map

در اين مقاله يك الگوريتم رمزنگاري تصوير رنگي با استفاده از نگاشت آشوب كوانتومي سه بعدي و شبكه هاي تزويج آشوب نزديكترين همسايه ارايه شده است. الگوريتم شامل سه بخش است: در طبقه اول رشته كليدهاي رمزنگاري توسط نگاشت آشوب كوانتومي سه بعدي و شبكه هاي تزويج آشوب نزديكترين همسايه، تامين ميشود. در طبقه دوم ابتدا موقعيت سطرهاي مولفه اي رنگي بصورت تصادفي تغيير و سپس بيت هاي هر پيكسل تصوير رنگي بصورت تصادفي شيفت چرخشي داده مي شود. در اين مرحله بيت هاي هر پيكسل حداقل يك و حداكثر هفت بيت شيفت داده مي شوند. در طبقه سوم مولفه هاي رنگي جايگشت شده، با استفاده از رشته كليدهاي شبه تصادفي بهم تزويج مي شوند. به منظور بالابردن امنيت الگوريتم ارايه شده، براي توليد مقادير اوليه نگاشت آشوب از كليد128 بيتي استفاده مي ود. تبديلات بكار رفته در توليد كليد به گونه ي است كه تك تك بيت ها به شرايط اوليه وابسته باشند. رمزنگاري تصوير بر خلاف روش اي ديگر كه مقادير مناسب آزمون ها در تعداد تكرارهاي بيشتري حاصل مي شود تنها با يك بار اجراي الگوريتم صورت گرفته كه سبب افزايش سرعت فرايند رمزنگاري شده است. نتايج شبيه سازي گوياي مقاومت الگوريتم در مقابل انواع حملات آماري، حساسيت و حملات جامع فضاي كليد است.

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.