211service.com
Foto's versleutelen met behulp van chaotische cellulaire automaten
Het is nu meer dan tien jaar geleden dat het idee ontstond om chaos te gebruiken om berichten te versleutelen.
De aanpak is rechttoe rechtaan. Begin met een bericht, plaats het op een chaotisch signaal en verzend. Als de chaos zorgvuldig is gekozen, kan dit signaal willekeurig lijken en dus op achtergrondruis lijken. Om het originele bericht te onthullen, moet de ontvanger in het bezit zijn van hetzelfde chaotische signaal en hoeft dit alleen maar af te trekken van het versleutelde bericht. Voila!
Vandaag onthullen Marina Jeaneth Machicao en een paar vrienden van de Universiteit van San Paul in Brazilië een eenvoudige manier om deze methode uit te breiden naar afbeeldingen.
Hun idee is om een cellulaire automaat te gebruiken om een pseudo-willekeurig signaal te genereren. Een cellulaire automaat is een rasterachtige reeks waarin elke cel op elk moment zwart of wit kan zijn. In de volgende tijdstap verandert elk vierkant echter volgens een vooraf bepaalde regel en de kleur van de vierkanten eromheen.
De truc is natuurlijk om een regel te vinden die een pseudo-willekeurige uitvoer genereert, zodat het resulterende raster op ruis lijkt.
Deze jongens onderzoeken een aantal automaten om te zien welke de meest willekeurige output genereert. Ze meten de kwaliteit van willekeur na 20 miljoen iteraties met behulp van standaard statistische tests die bekend staan als ENT en DIEHARD. Ze nemen genoegen met een genaamd Fredkin B1357/S02468, die consequent willekeurige resultaten geeft.
Een cruciaal punt is dat de output van deze automaten precies wordt bepaald door de startstatus. Gebruik een ander patroon van cellen en je krijgt een heel andere output.
Dat is belangrijk omdat ze zeggen dat deze startstatus als wachtwoord kan dienen. Dat betekent dat de automaten vrijelijk kunnen worden verspreid, zodat iedereen het kan gebruiken, maar alleen een persoon met het wachtwoord kan een bepaald bericht ontcijferen.
Dus hier is hoe het werkt. Begin met het invoeren van het wachtwoord om een startpatroon van cellen in de cellulaire automaat te maken. Voer vervolgens 20 miljoen iteraties uit om een pseudo-willekeurige uitvoer te genereren. Leg dit op de afbeelding die u wilt versleutelen en verzend deze vervolgens.
Een ontvanger met het juiste wachtwoord kan de afbeelding bekijken door de procedure in omgekeerde volgorde uit te voeren.
Dat is een interessante benadering, maar roept een aantal belangrijke vragen op. De meest voor de hand liggende hiervan is hoe veilig een dergelijk systeem zou zijn.
Het probleem is dit. Hoewel de uitvoer er willekeurig uitziet, wordt deze gegenereerd door een volledig deterministisch proces. Dat is een potentiële zwakte die een afluisteraar zou hopen te benutten. Inderdaad hebben cryptografen allerlei mazen gevonden in vergelijkbare soorten pseudo-willekeurige generatoren.
Anderen hebben echter aangetoond dat de cellulaire automaten outputs kunnen genereren die in wezen niet te onderscheiden zijn van natuurlijke willekeur. Stephen Wolfram, een van de pioniers op dit gebied, denkt inderdaad dat het universum zijn willekeur krijgt door cellulaire automaat-achtige processen. De generator voor willekeurige getallen in de Mathematica-software van Wolfram gebruikt precies deze benadering.
Het kan zijn dat Machicao en co in staat zullen zijn om een soort van computerbeveiliging te bewijzen - dat een versleuteld bericht een aanzienlijke hoeveelheid rekenkracht zou vergen om te kraken. Dus dit soort berichten zou nuttig zijn voor korte termijn geheimhouding.
Maar zo niet, dan zou het een dappere cryptograaf zijn die geheimen aan deze methode toevertrouwde.
Referentie: arxiv.org/abs/1112.6326 : Chaotische coderingsmethode op basis van levensechte mobiele automaten