The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Image Encryption using Non-linear FSR and 2D CAT

벼선형 FSR과 2D CAT을 이용한 영상 암호화

  • 남태희 (동주대학 의료기공학과) ;
  • 조성진 (부경대학교 전자컴퓨터정보통신공학부) ;
  • 김석태 (부경대학교 수리과학부)
  • Published : 2009.07.31
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Abstract

In this paper, we propose the image encryption method which gradually uses NFSR(Non-linear Feedback Shift Register) and 20 CAT(Two-Dimensional Cellular Automata Transform). The encryption method is processed in the following order. First, NFSR is used to create a PN(pseudo noise) sequence, which matches the size of the original image. Then, the created sequence goes through a XOR operation with the original image and process the encipherment. Next, the gateway value is set to produce a 20 CAT basis function. The produced basis function is multiplied by encryption image that has been converted to process the 20 CAT encipherment. Lastly, the results of the experiment which are key space analysis, entropy analysis, and sensitivity analysis verify that the proposed method is efficient and very secure.

본 논문에서는 NFSR(Non-linear Feedback Shift Register)과 2D CAT(Two-Dimensional Cellular Automata Transform)를 단계적으로 이용하여 영상을 암호화하는 방법을 제안한다. 암호화 방법은 먼저, NFSR을 이용해서 원 영상의 크기만큼 PN(pseudo noise) 수열을 생성한다. 그리고 생성된 수열을 원 영상과 XOR 연산하여 암호화를 한다. 그 후, 게이트 이 값을 설정하여 2D CAT 기저함수를 생성한다. 생성된 기저함수를 변환된 암호화 영상에 곱하여 2D CAT 암호화를 한다. 마지막으로, 키 공간 분석, 엔트로피 분석 및 민감도 분석을 통해 제안한 방법이 효율적이고 매우 안전함을 검증한다.

Keywords

References

  1. 서동환, 김수중, "가상 위상 영상을 이용한 잡음 및 변이에 강한 암호화 시스템", 전자공학회논문지, Vol.40, SD No.9, pp.28-35, Sep., 2003.
  2. 홍도원, 장구영, 박태준, 정교일, "유비쿼터스 환경을 위한 암호 기술 동향", 전자통신동향분석,Vol.20, No.1, Feb., 2005.
  3. A.Menezes,P.Van Oorschot,and S.Vanstone,Handbook of Applied Cryptography , CRC Press, Oct., 1996.
  4. A. Uhl, Image and Video Encryption, Springer Science, 2005.
  5. 이지범, 고형화, "인터리빙과 랜덤 셔플링을 이용한 디지털 영상의 암호화 방법", 한국통신학회논문지. Vol.31, No. 5C, pp.497-502, May, 2006.
  6. G. Ateniese, C. Blundo, and A. Santis, "ExtendedSchemes for Visual Cryptography,"TheoreticalComputer Science, Vol.250, pp.143-161, Feb.,2001. https://doi.org/10.1016/S0304-3975(99)00127-9
  7. J. Scharinger, "Fast encryption of image datausing chaotic Kolmogorov Flows", J Electron Image, Vol.2, No.2, pp.318-325, Apr., 1998.
  8. K.W. Wong, S.H. Kwok, and W.S. Law, "Afast image encryption scheme based on chaotic standard map", Physics Letters A, Dec., 2007. https://doi.org/10.1016/j.physleta.2007.12.026
  9. G. Chen, Y. Mao, and C. Chui, "Symmetricimage encryption scheme based on 3D chaotic cat maps", Chaos, Solitons & Fractals, Vol.21,No.3, pp.749-761,Sep., 2004. https://doi.org/10.1016/j.chaos.2003.12.022
  10. N.K. Pareek, V. Patidar, and K.K. Sud, "Imageencryption using chaotic logistic map", Image and Vision Computing, Feb., 2006. https://doi.org/10.1016/j.imavis.2006.02.021
  11. L. Zhang, X. Liao, and X. Wang, "An ImageEncryption Approach based on chaotic maps",Chaos, Solitons and Fractals, Sep., 2004 https://doi.org/10.1016/j.chaos.2004.09.035
  12. Q. Zhou, K.W. Wong, X. Liao, T. Xiang, and Y. Hu, "Parallel Image Encryption Algorithm based on discretized chaotic map", Chaos,Solitons and Fractals, Jan., 2007. https://doi.org/10.1016/j.chaos.2007.01.034
  13. S. Nandi, B.K. Kar, and P.P. Chaudhuri,"Theory and application of cellular automata in cryptography," IEEE Trans. Computer, Vol.43,Dec., 1994. https://doi.org/10.1109/12.338094
  14. S.J. Cho, U.S. Choi, H.D. Kim, Y.H. Hwang,J.G. Kim, and S.H. Heo, 'New synthesis of One-Dimensional 90/150 Linear Hybrid GroupCellular Automata', IEEE Transactions on computer-aided design of integrated circuits and systems, Vol.26, No.9, pp.1720-1724, Aug., 2007 https://doi.org/10.1109/TCAD.2007.895784
  15. 박영일, 김석태, "다해상도 특성을 갖는 2D 셀룰러 오토마타변환을 이용한 디지탈 워터마킹", 한국통신학회논문지, Vol.34, No.1, pp.105-112,Jan., 2009.