Attēlu šifrēšana, izmantojot haotiskus mobilo sakaru automātus

Ir pagājuši vairāk nekā desmit gadi, kopš radās ideja par haosa izmantošanu ziņojumu šifrēšanai.

Pieeja ir vienkārša. Sāciet ar ziņojumu, pārklājiet to ar haotisku signālu un nosūtiet. Ja haoss ir rūpīgi izvēlēts, šis signāls var šķist nejaušs un tādējādi izskatīties kā fona troksnis. Lai atklātu sākotnējo ziņojumu, saņēmējam ir jābūt tādam pašam haotiskajam signālam, un tas vienkārši ir jāatņem no šifrētā ziņojuma. Voila!

Šodien Marina Jeaneth Machicao un daži draugi Sanpolas Universitātē Brazīlijā atklāj vienkāršu veidu, kā šo metodi attiecināt uz attēliem.

Viņu ideja ir izmantot šūnu automātu, lai ģenerētu pseidogadījuma signālu. Šūnu automāts ir režģim līdzīgs masīvs, kurā katra šūna jebkurā brīdī var būt melna vai balta. Tomēr nākamajā laika posmā katrs kvadrāts mainās atbilstoši iepriekš noteiktam likumam un apkārtējo kvadrātu krāsai.

Protams, triks ir atrast noteikumu, kas ģenerē pseidogadījuma izvadi, lai iegūtais režģis izskatītos pēc trokšņa.

Šie puiši pārbauda vairākus automātus, lai noskaidrotu, kurš ģenerē visvairāk nejaušu izvadi. Viņi mēra nejaušības kvalitāti pēc 20 miljoniem iterāciju, izmantojot standarta statistikas testus, kas pazīstami kā ENT un DIEHARD. Viņi apmetas uz vienu ar nosaukumu Fredkin B1357/S02468, kas sniedz konsekventi nejaušus rezultātus.

Viens no izšķirošajiem aspektiem ir tas, ka šī automāta izvadi precīzi nosaka tā sākuma stāvoklis. Izmantojiet atšķirīgu šūnu modeli, un jūs iegūstat pilnīgi atšķirīgu izvadi.

Tas ir svarīgi, jo viņi saka, ka šis sākuma stāvoklis var darboties kā parole. Tas nozīmē, ka automātus var brīvi izplatīt, lai ikviens to varētu izmantot, bet tikai persona, kurai ir parole, var atšifrēt jebkuru ziņojumu.

Tātad, lūk, kā tas darbojas. Sāciet, ievadot paroli, lai izveidotu šūnu sākuma modeli šūnu automātā. Pēc tam izpildiet 20 miljonus iterāciju, lai ģenerētu pseidogadījuma izvadi. Uzklājiet to uz attēla, kuru vēlaties šifrēt, un pēc tam nosūtiet to.

Uztvērējs ar pareizo paroli var apskatīt attēlu, veicot procedūru apgrieztā secībā.

Tā ir interesanta pieeja, taču tā rada vairākus svarīgus jautājumus. Visredzamākais no tiem ir tas, cik droša būtu šāda sistēma.

Problēma ir tāda. Lai gan izvade izskatās nejauša, to ģenerē pilnīgi deterministisks process. Tas ir potenciāls trūkums, ko noklausītājs cerētu izmantot. Patiešām, kriptogrāfi ir atraduši visa veida nepilnības līdzīgos pseidogadījuma ģeneratoros.

Tomēr citi ir parādījuši, ka šūnu automāti var radīt rezultātus, kas būtībā nav atšķirami no dabiskā nejaušības. Patiešām, Stīvens Volframs, viens no pionieriem šajā jomā, domā, ka Visums savu nejaušību iegūst no šūnu automātiem līdzīgiem procesiem. Volframa Mathematica programmatūras nejaušo skaitļu ģenerators izmanto tieši šo pieeju.

Var gadīties, ka Machicao un co spēs pierādīt sava veida skaitļošanas drošību — ka šifrēta ziņojuma uzlaušanai būtu nepieciešams ievērojams daudzums skaitļošanas jaudas. Tāpēc šāda veida ziņas būtu noderīgas īslaicīgai slepenībai.

Bet, ja nē, tad tas būtu drosmīgs kriptogrāfs, kurš uzticēja šai metodei noslēpumus.

Atsauce: arxiv.org/abs/1112.6326 : Haotiskā šifrēšanas metode, kuras pamatā ir dzīvībai līdzīgi mobilo sakaru automāti

paslēpties