Algoritmo simétrico para el cifrado de imágenes formulado en el caos, curva elíptica, cajas dinámicas y permutaciones variables

Algoritmo simétrico para el cifrado de imágenes formulado en el caos, curva elíptica, cajas dinámicas y permutaciones variables

Esta investigación propone un algoritmo de cifrado simétrico para imágenes sin pérdida ni compresión de datos del tipo BMP y TIF, a color y en escala de grises, llamado Cifrado de Imágenes con Caos y Curva Elíptica (CICCE). Está basado en el Caos y la Curva Elíptica, así como cajas de sustitución (S...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autores principales: López-Maldonado, J.L., Silva-García, V.M., Flores-Carapia, R., González-Ramírez, M.D.
Formato: Online
Idioma:spa
Publicado: Universidad Nacional de Ingeniería (UNI) en Managua 2024
Acceso en línea:https://www.camjol.info/index.php/NEXO/article/view/19796
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spelling NEXO197962025-01-21T20:20:49Z Symmetric algorithm for image encryption formulated in chaos, elliptic curve, dynamic boxes and variable permutations Algoritmo simétrico para el cifrado de imágenes formulado en el caos, curva elíptica, cajas dinámicas y permutaciones variables López-Maldonado, J.L. Silva-García, V.M. Flores-Carapia, R. González-Ramírez, M.D. Image encryption elliptic curve chaos variable S-box variable permutation Cifrado de imágenes curva elíptica caos S-box dinámica permutación variable This research proposes a symmetric encryption algorithm for images without loss or data compression of the BMP and TIF type in color and gray scale called Cifrado de Imágenes con Caos y Curva Elíptica (CICCE). It is based on Chaos and the Elliptic Curve, as well as dynamic substitution boxes (S-Boxes), that is, a different S-box for each round. Added a bijective function to construct dynamic S-boxes and permutations. CICCE is 15-round symmetric, considering that in each round a different substitution box (  S-box) is integrated and these change in each encryption process. Chaos is generated with the equations of E. Lorenz. The examined test images are  pixels. Ten instruments were used to evaluate the quality of the encryption: entropy, correlation, discrete Fourier transform, NPCR, UACI, avalanche criterion, contrast, energy, homogeneity, and a goodness-of-fit test using the  distribution. Four types of noise were also applied to the encrypted images, with the intention of denouncing the CICCE's resistance to this attack. Algebraic attack cannot be performed because the boxes are dynamic; compared to AES, brute force attack is not feasible due to the number of keys (21024). Esta investigación propone un algoritmo de cifrado simétrico para imágenes sin pérdida ni compresión de datos del tipo BMP y TIF, a color y en escala de grises, llamado Cifrado de Imágenes con Caos y Curva Elíptica (CICCE). Está basado en el Caos y la Curva Elíptica, así como cajas de sustitución (S-Boxes) dinámicas; es decir, una S-box diferente para cada ronda. Además, se utilizó una función biyectiva para construir S-boxes dinámicas y permutaciones. CICCE es simétrico y consta de 15 rondas, considerando que en cada ronda se integra una caja de sustitución diferente (S-box ), y estas cambian en cada proceso de cifrado. El caos se genera con las ecuaciones de E. Lorenz. Las imágenes de prueba experimentadas tienen dimensión de  píxeles. Se utilizaron diez instrumentos para evaluar la calidad del cifrado: entropía, correlación, transformada discreta de Fourier, NPCR, UACI, criterio de avalancha, contraste, energía, homogeneidad y una prueba de bondad de ajuste utilizando la distribución . A las imágenes cifradas también se les aplicaron cuatro tipos de ruido, con la intención de mostrar la resistencia del CICCE a este ataque. El ataque algebraico no se puede realizar porque las cajas son dinámicas; en comparación con AES, el ataque de fuerza bruta no es factible debido a la cantidad de claves (21024). Universidad Nacional de Ingeniería (UNI) en Managua 2024-12-31 info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion Peer-Reviewed Article Artículo revisado por pares application/pdf https://www.camjol.info/index.php/NEXO/article/view/19796 10.5377/nexo.v37i2.19796 Nexo Revista Científica; Vol. 37 No. 2 (2024); 38-60 Nexo Revista Científica; Vol. 37 Núm. 2 (2024); 38-60 1995-9516 1818-6742 spa https://www.camjol.info/index.php/NEXO/article/view/19796/24026 https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
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