Güvenli veri iletimi için değiştirilmiş chua devresi yardımıyla tasarlanan renkli görüntü şifreleme sistemi uygulaması

Abstract

Kaotik bir elektronik devre olan değiştirilmiş Chua devresi (DCD) kullanılarak, yeni bir şifreleme sistemi geliştirildi. Bu devrenin önemi, geniş parametre uzayı ve frekans bağımlı yapısıyla hiper kaotik özellik göstermesidir. Diğer yandan her şifreleme için tek sefer kullanılacak olan benzersiz gizli anahtar üretimi sağlandı. Üretilen gizli anahtardan kaotik üreteç DCD'nin başlangıç parametreleri çıkarıldı ve bu parametrelerle kaotik sistem çözdürülerek elde edilen rastgele sayılar şifreleme yapmak için dönüştürüldü. Daha sonra, tasarlanan şifreleme algoritmasında, görüntü şifrelemenin standart adımları olan karıştırma ve nüfuz etme fonksiyonları görüntüye uygulandı. Bunlardan karıştırma metodu, görüntüye bit düzeyinde uygulanarak piksel değerlerinin de değişmesi sağlandı. Şifreleme işleminin ardından sistemin performansını ölçmek için, gizli anahtar boyutu analizi, gizli anahtar ve açık resim hassasiyet analizi, histogram analizi, korelasyon analizi, diferansiyel analiz, bilgi entropisi analizi, gürültü ataklarına karşı direnç analizi ve hız analizi gibi bazı güvenlik testleri uygulandı. Elde edilen bulgular, tasarlanan sistemin görüntü şifrelemek için yeterli seviyede olduğunu göstermektedir.

A new encryption system has been designed and implemental by using a Modified Chua's Circuit (MCC) which is an electronic chaotic circuit. The importance of this circuit is the hyper-chaotic property with its wide parameter space and frequency dependent structure. On the other hand, unique secret key generation is provided one time for each encryption. The initial parameters of the chaotic generator DCD have been extracted from the secret key generated and the random numbers obtained by solving the chaotic system with these parameters have been transformed to make the encryption. Then, in the designed encryption algorithm, mixing and penetration functions which are the standard steps of image encryption have been applied to the image. Mixing method have applied in bit-level to the image to change the pixel values. In order to measure the performance of the system after the encryption process, some security tests such as secret key size analysis, secret key and plain image sensitivity analysis, histogram analysis, correlation analysis, differential analysis, information entropy analysis, resistance to noise attacks analysis and speed analysis have been applied. The results show that the designed system is sufficient to image encryption.