Китайские исследователи разработали новую криптосистему для защиты цветных изображений с использованием ДНК и хаотических генераторов. Специалисты пояснили, что шифрование цветных картинок всегда было сложной задачей из-за больших объемов данных и сильной взаимосвязи между соседними пикселями. Обычные методы, которые хорошо работают с текстом, здесь малоэффективны.
Недостатки старых подходов
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.
Как работает новая криптосистема
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 ДНК-шифрования
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.
Результаты экспериментов
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.
