Görsel kriptografi - Visual cryptography

Görsel kriptografi bir kriptografik görsel bilgilerin (resimler, metin vb.) şifresi çözülen bilgilerin görsel bir görüntü olarak görünmesini sağlayacak şekilde şifrelenmesine izin veren teknik.

En iyi bilinen tekniklerden biri, Moni Naor ve Adi Shamir, onu 1994'te geliştiren.[1] Bir görsel gösterdiler gizli paylaşım şema, bir görüntünün bölündüğü yer n paylaşır, böylece yalnızca her şeye sahip biri n herhangi bir paylaşım görüntünün şifresini çözebilir n − 1 paylaşımlar, orijinal görüntü hakkında hiçbir bilgi vermedi. Her hisse ayrı bir şeffaflık üzerine basıldı ve hisse senetlerinin üzerine bindirilerek şifre çözme işlemi gerçekleştirildi. Ne zaman n paylaşımlar üst üste bindirildi, orijinal görüntü görünecekti. K-out-n-n görsel kriptografi dahil olmak üzere temel şemanın birkaç genellemesi vardır,[2][3] ve opak tabakalar kullanmak, ancak bunları sadece bir tek pikselli detektörün kaydı altında birden fazla özdeş aydınlatma modeli seti ile aydınlatmak.[4]

Benzer bir fikir kullanarak, saydamlar bir Bir defalık ped şifreleme, burada bir şeffaflık paylaşılan rastgele bir peddir ve başka bir şeffaflık şifreli metin görevi görür. Normalde, görsel kriptografide geniş bir alan gereksinimi vardır. Ancak iki paylaşımdan biri özyinelemeli olarak yapılandırılırsa, görsel kriptografinin etkinliği% 100'e çıkarılabilir.[5]

Görsel kriptografinin bazı öncülleri 1960'lardan kalma patentlerde bulunmaktadır.[6][7] Diğer öncüller, algılama ve güvenli iletişim üzerine çalışmaktadır.[8][9]

Görsel şifreleme, şifre çözmenin karmaşık hesaplamalar gerektirmediği biyometrik şablonları korumak için kullanılabilir.[10]

Misal

Görsel kriptografinin bir gösterimi. Görünüşe göre rastgele siyah beyaz piksellerin aynı boyutta iki görüntüsü üst üste bindirildiğinde, Wikipedia logo görünür.

Bu örnekte, görüntü iki bileşen görüntüye bölünmüştür. Her bileşen görüntüsünde bir çift orijinal görüntüdeki her piksel için piksel sayısı. Bu piksel çiftleri, aşağıdaki kurala göre siyah veya beyaz gölgelidir: orijinal görüntü pikseli siyahsa, bileşen görüntülerindeki piksel çiftleri tamamlayıcı olmalıdır; rasgele bir ■, diğerini □ ■ gölgeleyin. Bu tamamlayıcı çiftler üst üste geldiklerinde koyu gri görünürler. Diğer yandan, orijinal görüntü pikseli beyazsa, bileşen görüntülerdeki piksel çiftleri eşleşmelidir: her ikisi ■ □ veya her ikisi □ ■. Bu eşleşen çiftler üst üste geldiğinde, açık gri görünürler.

Böylece, iki bileşenli görüntüler üst üste bindirildiğinde, orijinal görüntü belirir. Ancak, diğer bileşen olmadan, bileşen görüntüsü orijinal görüntü hakkında hiçbir bilgi vermez; rastgele bir ■ □ / □ ■ çift modelinden ayırt edilemez. Ayrıca, bir bileşen görüntünüz varsa, yukarıdaki gölgeleme kurallarını kullanarak bir sahte herhangi bir görüntü oluşturmak için onunla birleşen bileşen görüntüsü.

(2, N) Görsel Kriptografi Paylaşım Vakası

Bir sırrı rastgele sayıda kişiyle paylaşmak, en az 2 kişiden sırrı çözmek için gerekli olacak şekilde N, tarafından sunulan görsel gizli paylaşım şemasının bir şeklidir. Moni Naor ve Adi Shamir Bu şemada, asetatlara basılmış N adet paylaşıma kodlanmış gizli bir görüntümüz var. Paylaşımlar rastgele görünür ve temeldeki gizli görüntü hakkında deşifre edilebilir bilgiler içermez, ancak paylaşımlardan herhangi 2'si üst üste yığılırsa, gizli görüntü insan gözü tarafından deşifre edilebilir hale gelir.

Gizli görüntüdeki her piksel, piksellerin rengini belirlemek için bir matris kullanılarak her paylaşım görüntüsünde birden çok alt piksele kodlanır. (2, N) durumunda, gizli görüntüdeki beyaz bir piksel, aşağıdaki setten bir matris kullanılarak kodlanır; burada her satır, bileşenlerden biri için alt piksel modelini verir:

{sütunlarının tüm permütasyonları}:

Gizli görüntüdeki siyah piksel aşağıdaki setten bir matris kullanılarak kodlanırken:

{sütunlarının tüm permütasyonları}:

Örneğin (2,2) paylaşım durumunda (sır 2 paylaşıma bölünmüştür ve her iki paylaşım da sırrı çözmek için gereklidir) siyah bir pikseli paylaşmak için tamamlayıcı matrisler ve beyaz bir pikseli paylaşmak için aynı matrisleri kullanırız. Paylaşımları istiflediğimizde, siyah pikselle ilişkili tüm alt piksellere sahibiz, şimdi siyah, beyaz pikselle ilişkili alt piksellerin% 50'si beyaz olarak kalıyor.

(2, N) Görsel Gizli Paylaşım Şemasını Kopyalama

Horng vd. izin veren bir yöntem önerdi N - Görsel kriptografide dürüst bir partiyi aldatmak için 1 gizli anlaşma partisi. Hile yapanların seçtikleri yeni bir gizli mesaj oluşturmak için mevcut paylaşımlarla birleşen yeni paylaşımlar oluşturmak için paylaşımlardaki piksellerin temel dağılımını bilmekten yararlanırlar.[11]

İnsan görsel sistemini kullanarak gizli görüntünün kodunu çözmek için 2 paylaşımın yeterli olduğunu biliyoruz. Ancak iki hisseyi incelemek 3. hisse hakkında da bazı bilgiler veriyor. Örneğin, işbirliği yapan katılımcılar, her ikisinin de ne zaman siyah piksellere sahip olduğunu belirlemek için paylaşımlarını inceleyebilir ve bu bilgileri, başka bir katılımcının da o konumda siyah bir piksele sahip olacağını belirlemek için kullanabilir. Siyah piksellerin başka bir tarafın paylaşımında nerede bulunduğunu bilmek, yeni bir gizli mesaj oluşturmak için öngörülen paylaşımla birleşecek yeni bir paylaşım oluşturmalarına olanak tanır. Bu şekilde, gizli koda erişmek için yeterli hisseye sahip bir dizi gizli anlaşma partisi, diğer dürüst partileri aldatabilir.

popüler kültürde

  • İçinde "Ah sevgilim beni terk etme ", 1967 TV dizisi bölümü Mahkum Kahraman, gizli bir mesajı ortaya çıkarmak için birden fazla saydamdan oluşan görsel bir kriptografi katmanını kullanır - saklanmaya giden bir bilim adamı arkadaşının yeri.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Naor, Moni; Shamir, Adi (1995). "Görsel kriptografi". Kriptolojideki Gelişmeler - EUROCRYPT'94. Bilgisayar Bilimi Ders Notları. 950. s. 1–12. doi:10.1007 / BFb0053419. ISBN  978-3-540-60176-0.
  2. ^ Verheul, Eric R .; Van Tilborg, Henk C.A. (1997). "N Görsel Gizli Paylaşım Şemasından K'nin Yapısı ve Özellikleri". Tasarımlar, Kodlar ve Kriptografi. 11 (2): 179–196. doi:10.1023 / A: 1008280705142.
  3. ^ Ateniese, Giuseppe; Blundo, Carlo; Santis, Alfredo De; Stinson, Douglas R. (2001). "Görsel kriptografi için genişletilmiş yetenekler". Teorik Bilgisayar Bilimleri. 250 (1–2): 143–161. doi:10.1016 / S0304-3975 (99) 00127-9.
  4. ^ Jiao, Shuming; Feng, Jun; Gao, Yang; Lei, Ting; Yuan, Xiaocong (2019-11-12). "Tek piksel görüntülemede görsel kriptografi". arXiv:1911.05033 [eess.IV ].
  5. ^ Gnanaguruparan, Meenakshi; Kak, Subhash (2002). "Görsel Kriptografide Sırların Yinelemeli Gizlenmesi". Kriptoloji. 26: 68–76. doi:10.1080/0161-110291890768.
  6. ^ Aşçı, Richard C. (1960) Kriptografik süreç ve şifrelenmiş ürün, Birleşik Devletler patenti 4,682,954.
  7. ^ Carlson, Carl O. (1961) Bilgi kodlama ve kod çözme yöntemi, Birleşik Devletler patenti 3,279,095.
  8. ^ Kafri, O .; Keren, E. (1987). "Resimlerin ve şekillerin rasgele ızgaralarla şifrelenmesi". Optik Harfler. 12 (6): 377–9. Bibcode:1987OptL ... 12..377K. doi:10.1364 / OL.12.000377. PMID  19741737.
  9. ^ Arazi, B .; Dinstein, I .; Kafri, O. (1989). "Sezgi, algılama ve güvenli iletişim". Sistemler, İnsan ve Sibernetik Üzerine IEEE İşlemleri. 19 (5): 1016–1020. doi:10.1109/21.44016.
  10. ^ Askari, Nazanin; Moloney, Cecilia; Heys, Howard M. (Kasım 2011). Görsel Kriptografinin Biyometrik Kimlik Doğrulamaya Uygulanması. NECEC 2011. Alındı 12 Şubat 2015.
  11. ^ Horng, Gwoboa; Chen, Tzungher; Tsai, Du-Shiau (2006). "Görsel Kriptografide Hile". Tasarımlar, Kodlar ve Kriptografi. 38 (2): 219–236. doi:10.1007 / s10623-005-6342-0.

Dış bağlantılar