Китайские исследователи создали новую криптосистему для защиты цветных изображений, используя ДНК и хаотические генераторы.
Как сообщает «Газета.СПб», специалисты объяснили, что шифрование цветных картинок долгое время оставалось сложной задачей из-за больших объемов данных и сильной взаимосвязи между соседними пикселями. Обычные методы, которые хорошо работают с текстом, здесь практически бесполезны.
Раньше ученые активно пробовали подходы на основе хаоса, но у них есть серьезные минусы. Исследователи перечислили необоснованные ключевые пространства, зависимость ключевых потоков от исходного текста и слабую проверку случайности.
Новая система объединяет хаотический генератор псевдослучайных чисел дробного порядка с операциями на уровне ДНК. Генератор построили на трехмерной системе Лю дробного порядка с неравномерной сеткой. Авторы работы четко определили допустимые параметры, чтобы гарантировать устойчивый хаос. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
На основе этого генератора команда создала структуру шифрования, независимую от открытого текста. Генерация ключевого потока идет отдельно от обработки данных, что повышает надежность системы.
Архитектура шифрования работает чисто на уровне ДНК. Сначала исходное изображение проходит совместную перестановку RGB-каналов. Затем значения пикселей преобразуются через межслойный механизм ДНК-кодирования, который зависит от самих пикселей. После этого следуют операции смешения и диффузии в ДНК-доменах.
Эксперименты подтвердили эффективность метода. Ключевые потоки оказались статистически пригодными, а зашифрованные данные показали высокую степень случайности. Разработка решает проблему избыточности информации и сильной корреляции между пикселями, что делает ее перспективной для защиты графических данных. В отличие от старых алгоритмов, новая криптосистема не требует перестраивать ключевые потоки под каждое изображение, а значит, работает быстрее и надежнее. Ученые полагают, что их подход можно адаптировать и для других типов мультимедийных данных, например видеопотоков. Пока технология протестирована только в лабораторных условиях, но авторы работы уже готовятся к следующим этапам исследований.
