Штучний інтелект

Анотація: У статті розглядається алгоритм шифрування графічної інформації (зображень) за допомогою матриць перетворень. Розглянуто дії, які можна зробити із зображенням. Наведені алгоритми формування матриць, які сформовані за допомогою випадкових процесів. Показані приклади матриць та результати шифрування. Проведені розрахунки аналізу комбінацій та висновки по них. Продемонстровані можливості та переваги даного алгоритму шифрування зображень. Запропонований алгоритм дозволить передавати шифровану інформацію відкритими каналами зв’язку. В алгоритмі використано всі можливі дії, котрі можна зробити із зображенням: змінено розмір зображення, додано надлишкові елементи до зображення, змінено розташування пікселів, змінено яскравість пікселів зображення, інвертовано пікселі зображення, змінено кольори пікселів зображень. Рандомізований підхід формування матриць унеможливить використання нейронних систем. Алгоритм досить простий в реалізації написання коду шифрування. Дешифрування зображення без ключа стає неможливим, так як кількість можливих комбінацій є надзвичайно великою. Алгоритм можна використовувати у військовій галузі, у розвідці, у сферах захисту інформації. Шифрування не потребує значних обчислювальних ресурсів та ресурсів оперативної пам’яті. Даний алгоритм може бути реалізований у WEB-технологіях та в мобільних додатках, в ньому відсутні рекурсивні функції та цикл у циклі. Алгоритм ховає розмір зображення, це, в свою чергу, додає додатковий захист. Надлишкові елементи не дозволять нейронним мережам співставляти пікселі. Зміна кольорів, зміна яскравості, інверсія за допомогою випадкових процесів не дозволить нейронним мережам підібрати функцію розшифрування. У статті розглядається алгоритм шифрування зображень, який дозволить сформувати ключ. Ключ являтиме собою набір двовимірних масивів, сформованих рандомізованим способом. Рандомізований підхід формування матриць унеможливить використання нейронних систем. У алгоритмі використано всі можливі дії, котрі можна зробити із зображенням, а саме: змінено розмір зображення, додано надлишкові елементи до зображення, змінено розташування пікселів, змінено яскравість пікселів зображення, інвертовано пікселі зображення, змінено кольори пікселів зображень. Матриця зміни розташування пікселів дає нам (Nx · Ny)! комбінацій. Матриця зміни яскравості пікселів дає нам 8*(Nx · Ny)! комбінацій. Матриця інвертації пікселів дає нам 8*(Nx · Ny)! комбінацій. Матриця зміни кольору пікселів дає нам 6*(Nx · Ny)! комбінацій. Загальна кількість комбінацій N рівна: дешифрування зображення без ключа стає неможливим, так як кількість можливих комбінацій є надзвичайно великою. Алгоритм досить простий в реалізації написання коду шифрування. Алгоритм можна використовувати у військовій галузі, у розвідці, у сферах захисту інформації. Перевагою такого алгоритму є те, що зашифроване зображення можна передавати відкритими каналами.

Ключові слова: шифрування, дешифрування, графічна інформація, матриці перетворення, захист, ней- ронні алгоритми, випадкові процеси, зображення, RGB, ключ шифрування

Посилання:

1. В. Ємець Сучасна криптографія: Основні поняття / В. Ємець, А. Мельник, Р. Попович. – Львів: БаК, 2003. – 144 с.: іл.
2. Рашкевич, Ю.М., Пелешко, Д.Д., Ковальчук, А.М., Пелешко, М.З. (2008) Модифікація алгоритму RSA для деяких класів зображень. Технічні вісті 1(27), 2(28). С. 59 – 62.
3. Y. Rashkevych, A. Kovalchuk, D. Peleshko, M. Kupchak. (2009) Stream Modification of RSA Algorithm For Image Coding with precize contour extraction. Proceedings of the X-th International Conference CADSM. 24-28 February 2009, Lviv- Polyana, Ukraine, Pp. 469-473.
4. Красиленко, В.Г., Грабовляк, С.К. (2012) Матричні афінно-перестановочні алгоритми для шифрування та дешифрування зображень. Системи обробки інформації. No 3(101). – С. 53-61 Вінниця.
5. Красиленко, В.Г., Огородник, К., Флавицька, Ю. (2010) Моделювання матричних афінних алгоритмів для шифрування кольорових зображень, Комп’ютерні технології: наука і освіта: тези доповідей V Всеукр. наук.-пр. конф. – К., 2010. – С. 120-124.
6. Красиленко, В.Г., Нікольський, О.І., Лазарєв, О.О. (2008) Моделювання модифікованого алгоритму створення 2-D ключа в криптографічних застосуваннях. Наука і навчальний процес: науково-методичний збірник науково-практичної конференції. – Вінниця, 2008. – С. 107-109.
7. Красиленко, В.Г., Грабовляк, С.К., (2011) Матричні афінні шифри для створення цифрових сліпих підписів на текстографічні документи. Системи обробки інформації: зб. наук. пр. – Х.: ХУПС, 2011. – Вип. 7 (97). – С. 60-63.
8. Красиленко, В.Г., Свіренюк, С.А. (2006) Розробка методу криптографічного захисту інформації текстографічного типу. Наука і навчальний процес: науково-методичний збірник науково-практичної конференції. – Вінниця, 2006. – С. 73-74.
9. Красиленко В.Г., Грабовляк, С.К. (2012) Оцінювання стійкості та часу зламування у матрично-перестановочних алгоритмах криптоперетворень. Наука і навчальний процес: науково-методичний збірник матеріалів науково-практичної конференції ВСЕІ Університету “Україна”. – Вінниця, 2012. – С. 173-174.
10. Красиленко, В.Г., Грабовляк, С.К. (2012) Моделювання матричного афінно- перестановочного алгоритму для криптоперетворень зображень. Наука і навчальний процес: науково-методичний збірник матеріалів науково-практичної конференції ВСЕІ Університету “Україна”. – Вінниця, 2012. – С. 171-172.