In this paper, we propose a novel optical implementation of a 3DES algorithm based on dual XOR logic operations for a cryptographic system. In the schematic architecture, the optical 3DES system consists of dual XOR logic operations, where XOR logic operation is implemented by using a free-space interconnected optical logic gate method. The main point in the proposed 3DES method is to make a higher secure cryptosystem, which is acquired by encrypting an individual private key separately, and this encrypted private key is used to decrypt the plain text from the cipher text. Schematically, the proposed optical configuration of this cryptosystem can be used for the decryption process as well. The major advantage of this optical method is that vast 2-D data can be processed in parallel very quickly regardless of data size. The proposed scheme can be applied to watermark authentication and can also be applied to the OTP encryption if every different private key is created and used for encryption only once. When a security key has data of $512{\times}256$ pixels in size, our proposed method performs 2,048 DES blocks or 1,024 3DES blocks cipher in this paper. Besides, because the key length is equal to $512{\times}256$ bits, $2^{512{\times}256}$ attempts are required to find the correct key. Numerical simulations show the results to be carried out encryption and decryption successfully with the proposed 3DES algorithm.
We propose a novel optical encryption scheme for cipher-feedback-block (CFB) mode, capable of encrypting two-dimensional (2D) page data with the use of two-step phase-shifting digital interferometry utilizing orthogonal polarization, in which the CFB algorithm is modified into an optical method to enhance security. The encryption is performed in the Fourier domain to record interferograms on charge-coupled devices (CCD)s with 256 quantized gray levels. A page of plaintext is encrypted into digital interferograms of ciphertexts, which are transmitted over a digital information network and then can be decrypted by digital computation according to the given CFB algorithm. The encryption key used in the decryption procedure and the plaintext are reconstructed by dual phase-shifting interferometry, providing high security in the cryptosystem. Also, each plaintext is sequentially encrypted using different encryption keys. The random-phase mask attached to the plaintext provides resistance against possible attacks. The feasibility and reliability of the proposed CFB method are verified and analyzed with numerical simulations.
In this paper, a new 2-step quadrature phase-shifting digital holographic optical encryption method using orthogonal polarization is proposed and tolerance errors for this method are analyzed. Unlike the conventional technique using a PZT mirror, the proposed optical setup comprises two input and output polarizers, and one ${\lambda}$/4-plate retarder. This method makes it easier to get a phase shift of ${\pi}$/2 without using a mechanically driven PZT device for phase-shifting and it simplifies the 2-step phase-shifting Mach-Zehnder interferometer setup for optical encryption. The decryption performance and tolerance error analysis for the proposed method are presented. Computer experiments show that the proposed method is an alternate candidate for 2-step quadrature phase-shifting digital holographic optical encryption applications.
Seo, Dong-Hoan;Cho, Kyu-Bo;Park, Se-Joon;Cho, Woong-Ho;Noh, Duck-Soo;Kim, Soo-Joong
대한전자공학회:학술대회논문집
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대한전자공학회 2002년도 ITC-CSCC -1
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pp.450-453
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2002
In this paper a Phase-based virtual image encryption and decryption techniques based on a joint transform correlator (JTC) are proposed. In this method, an encrypted image is obtained by multiplying a phase-encoded virtual image that contains no information from the decrypted image with a random phase. Even if this encryption process converts a virtual image into a white-noise-like image, the unauthorized users can permit a counterfeiting of the encrypted image by analyzing the random phase mask using some phase-contrast technique. However, they cannot reconstruct the required image because the virtual image protects the original image from counterfeiting and unauthorized access. The proposed encryption technique does not suffer from strong auto-correlation terms appearing in the output plane. In addition, the reconstructed data can be directly transmitted to a digital system for real-time processing. Based on computer simulations, the proposed encryption technique and decoding system were demonstrated as adequate for optical security applications.
In this paper, we propose a simple Double random phase encryption (DRPE)-based orthogonal encoding technique for color image encryption. In the proposed orthogonal encoding technique, a color image is decomposed into red, green, and blue components before encryption, and the three components are independently encrypted with DRPE using the same key in order to decrease the complexity of encryption and decryption. Then, the encrypted data are encoded with a Hadamard matrix that has the orthogonal property. The purpose of the proposed orthogonal encoding technique is to improve the security of DRPE using the same key at the cost of a little complexity. The proposed orthogonal encoder consists of simple linear operations, so that it is easy to implement. We also provide the simulation results in order to show the effects of the proposed orthogonal encoding technique.
We proposed an optical encryption system using circular polarization based on interferometer. The phase modulated input image, represented as orthogonal linearly polarized states respectively, is encrypted into circularly polarized states using polarization modulated masks. In the decryption we use the inverse matrix of polarization modulation mask and can recover the original polarization states.
본 논문에서는 XOR 연산을 위상 변조하여 만든 위상 변조 XOR(phase-encoded exclusive-OR) 연산이라는 개념을 기본으로 그레이 영상을 암호화 한 새로운 광 암호화 방법을 제안하였다 그레이 원 영상을 이진 영상들의 합으로 분리한 후 각각의 이진 영상들을 이진 무작위 영상들과 위상변조 XOR 연산 방법을 이용해 암호화하고, 이를 위상 변조하여 암호화된 데이터를 만들었다. 그리고 복호화에 필요한 키 데이터는 암호화 시 사용한 무작위 이진 영상들로 만든 무작위 그레이 영상을 위상 변조하여 구하였다 암호화된 데이터는 위상 변조로 인한 비선형성과 비가시적 특성을 가지므로 기본적으로 높은 정보보호의 특성이 있으나, 여기에 위상정보 자체를 암호화함으로써 보다 높은 수준의 정보 보호를 가능하게 하였다. 또한, 복호화 과정은 암호화 데이터와 키 데이터의 단순 곱과 기준파와 간섭을 이용하므로, 원 영상 복원 시 간단한 위상 시각화 시스템(phase-visualization system)으로 구현할 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안한 방법의 구현 가능성과 타당성을 확인하였다.
본 논문에서는 위상 변조된 가상 영상과 간섭의 원리를 이용하여 영상의 암호화 및 복호화 수준을 향상시키는 방법을 제안하였다. 원 영상은 그레이 값을 가지는 가상 영상과 무작위 암호화 키, 그리고 복호화 키를 위상 변조하여 이들을 간섭계의 한 쪽 경로에 둠으로써 기준파와의 간섭에 의해서 간단히 복원될 수 있다. 제안한 암호화 과정은 원 영상의 어떤 정보도 포함하지 않은 위상 변조된 가상영상과 컴퓨터를 통해서 만들어진 무작위 영상(암호화 키)을 곱함으로써 암호화한다. 그러므로 허가되지 않은 사람들이 암호화키를 분석함으로써 있을 수 있는 복제 가능성을 배제하였다. 또한 그레이 영상을 암호화함으로써 이진 위상 암호화방법에 비해 암호화 수준이 높은 장점을 가진다. 컴퓨터 시뮬레이션과 광 실험을 통하여 제안한 방법이 광 암호화 시스템에 적합함을 확인하였다.
Journal of information and communication convergence engineering
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제13권4호
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pp.280-285
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2015
Double random phase encryption (DRPE) is one of the well-known optical encryption techniques, and many techniques with DRPE have been developed for information security. However, most of these techniques may not solve the fundamental security problem caused by using fixed phase masks for DRPE. Therefore, in this paper, we propose a key phase mask updating scheme for DRPE to improve its security, where a spatial light modulator (SLM) is used to implement key phase mask updating. In the proposed scheme, updated key data are obtained by using previous image data and the first phase mask used in encryption. The SLM with the updated key is used as the second phase mask for encryption. We provide a detailed description of the method of encryption and decryption for a DRPE system using the proposed key updating scheme, and simulation results are also shown to verify that the proposed key updating scheme can enhance the security of the original DRPE.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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