معرفی روش جدید رمزنگاری مبتنی بر تولید متن رمز شده متغیر

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - دانشگاه شهید بهشتی - تهران

چکیده

با گذشت زمان، کامپیوتر در امور بیشتری از زندگی انسان رخنه می‌کند، به همین سبب در عصر کامپیوتر نیاز به حفاظت از اطلاعات شخصی بیش از پیش احساس می‌شود. علم رمزنگاری برای حفاظت از این اطلاعات بکار می‌آید، طوری که اگر سیستمی تحت حمله قرار گرفت امکان دسترسی به اطلاعات غیرممکن باشد. در این مقاله یک روش جدید رمزنگاری برای متن معرفی می‌گردد که ایده آن، استفاده از روش‌های تئوری کدینگ در رمزنگاری می‌باشد. در این روش به کمک علم تئوری اعداد و محاسبات پیمانه‌ای، یک روش جهت تولید جعبه‌های جایگشت پویا و جعبه‌های جانشینی پویا بکار گرفته می‌شود. در ادامه به کمک علم تئوری اطلاعات و کدینگ، خطاهای تصادفی عمدی به متن اضافه می‌گردد. خطاهای عمدی ایجاد شده می‌بایست در زمان رمزگشایی به کمک روش‌های دی‌کدینگ کشف و تصحیح شود. تولید یک روش مستقل رمزنگاری با الگوی استفاده از خطای عمدی در کنار استفاده از کلید رمزکوتاه (256 بیت)، مزیت این روش نسبت به روش‌های هم الگو می‌باشد. بعلاوه این روش قادر خواهد بود در هر بار اجرای الگوریتم رمزنگاری، برای یک متن آشکار ثابت و یک کلید رمزنگاری ثابت، متن رمز شده متفاوتی، با فاصله همینگ نزدیک به 50 درصد، نسبت به اجرای قبل تولید نماید. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Introducing New Cryptography Method to Make Variable Ciphertext

نویسندگان [English]

  • M. Zobeiri
  • B. Mazloom-Nezhad Maybodi
Faculty of Electrical and Computer Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Through the passage of time, computer technology has been considered as a pivotal element in human life. Because of this point, it is more evident that information security gained a prominent position. Cryptography is utilized to secure information in a way that information became impenetrable under attack. In this paper, a new method of encryption is introduced according to the theoretical channel coding method and modular calculations. In this method, with the help of science of numerical theory and modular calculations, a method is used to generate dynamic permutation boxes and dynamic subsituation boxes. Then, with the help of information theory and coding, random errors are added to the text. Generated random errors should be detected and corrected at decryption time using decoding methods. The production of an independent cryptographic method with the pattern of intentional error use, along with the use of a shortcut key (256 bits), has the advantage of this method over the pattern-matching methods.This method can perform an encryption algorithm in which the performance of algorithm for a fixed text and a fixed encryption key, produce a differentiated encrypted text, with Hamming distance nearly 50%, in comparison to the previous performances.   

کلیدواژه‌ها [English]

  • Block encryption
  • Modular calculations
  • Information theory and coding
  • Dynamic P-Box
  • Dynamic S-Box
  • Prime numbers
  • Symmetric key

مراجع

[1] C. Shannon, “Communication theory of secrecy system,” Bell System Technology  Journal, vol. 28, pp. 656–715, 1990.
[2] K. M. Martin and D. R. Stinson, “Error decodable secret sharing and one-round perfectly secure message transmission for general adversary structures,” Cryptography and Communications - Discrete Structures, Boolean Functions and Sequences, vol. 3, pp. 65-86, 2011.
[3] W. Meier and O. Staffelbach, “Fast correlations attacks on certain stream ciphers,” Journal of Cryptology, Springer, pp. 159-176, 1989.
[4] M. Zobeiri and B. Mazloom-Nezhad Maybodi, “Introducing dynamic P-Box and S-Box based on modular calculation and key encryption for adding to current cryptographic systems against the linear and differential cryptanalysis,” ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, vol. 12, pp. 856-862, 2017.
[5] T. Siegenthaler, “Correlation-immunity of nonlinear combining functions for cryptographic applications,” IEEE Transactions on Information Theory IT, pp. 776–780, 1984.
[6 ] M. Grangetto, E. Magli and G. Olmo, “Multimedia selective encryption by means of randomized arithmetic coding,” IEEE Transactions on Multimedia, vol. 8, pp. 905–917 2006.
[7] C. Monico, J. Rosenthal and A. Shokrollahi, “Using low density parity check codes in the McEliece cryptosystem,” Proc. IEEE International Symposium Information Theory, Italy, 2000.
[8] M. Baldi, F. Chiaraluce, R. Garello and F. Mininni, “Quasi-cyclic LDPC codes in the McEliece cryptosystem,” Proc. IEEE International Conference Communications, Glasgow, UK, pp. 951–956, 2007.
[9] M. Baldi and F. Chiaraluce, “Cryptanalysis of a new instance of McEliece cryptosystem based on QC-LDPC codes,” Proc. IEEE International Symposium Information Theory, Nice, France, pp. 2591–2595, 2007.
[10] M. Matsui, “Linear cryptanalysis method for DES cipher, ” Advances in Cryptology EUROCRYPT, Springer-Verlag, 1994.
[11] Biham and Shamir, “Differential cryptanalysis of DES-like cryptosystems,” Technical Report CS90-16, 1990.
[12] C. H. Kim, “Differential fault analysis of AES: toward Reducing number of faults,” Journal of Information Sciences, vol. 199, pp. 43–57, 2012.
[13] J. Kim, S. Hong and J. Lim, “Impossible differential cryptanalysis using matrix method,” Discrete Mathematics, pp. 988–1002, 2010.
[14] K. Sakiyama, Y. Li, M. Iwamoto and K. Ohta, “Information-theoretic approach to optimal differential fault analsysis,” IEEE Transactions on Information Forensics and Security, vol. 7, pp. 109-120, 2012.
[15] D. Coppersmith, “The data encryption standard (DES) and its strength against attacks,” IBM Journal of Research and Development, vol. 38, 1994.
[16] شهرام جمالی، عرفان آقایی کیاسرایی، « بهبود حمله مکعبی کانال جانبی بر روی الگوریتم‌های بلوکی »،  مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز, دوره 45، شماره 4، صفحه 78-69، 1394.
[17] P. Xu and H. Jin, “Public-key encryption with fuzzy keyword search: a provably secure scheme under keyword guessing attack,” IEEE Transactions on Computer, vol. 62, pp. 2266–2278, 2013.
[18] M. Esmaeili and T. A. Gulliver, “A secure code based cryptosystem via random insertions, deletions, and errors,” IEEE Communications, vol. 20, pp. 870–873, 2016.
[19] T. N. R. Rao, “Joint encryption and error correction schemes,” Proc. Int. Symp.Computer Architecture, pp. 240–241, 1984.
[20] T. R. N. Rao and K. H. Nam, “Private-key Algebraic-code encryption,” IEEE Transactions on  IT, vol. 4, pp. 829-833,1987.
[21] R. Struik, J. Tilburg, “The Rao–Nam scheme is insecure against a chosen plaintext attack”, Proc. CRYPTO, pp. 445–457, 1988.
[22] H. M. Sun, S. P. Shieh, ‘On private-key cryptosystems based on product codes,” Proc. 3rd Australasian Conference Information Security and Privacy, pp. 68–79, 1998.
[23] A. I. Barbero and Ytrehus, “Modifications of the Rao–Nam cryptosystem,” Proc. International Conference Coding Theory Cryptography and Related Areas, pp. 1–13, 1998.
[24] A. I. Barbero, J. G. Tena, “A Rao–Nam like cryptosystem with product codes,” Proc. 6th International Conference Finite Fields and Applications on Coding Theory, pp. 22–36, 2001.
[25] A. Sobhi Afshar, T. Eghlidos and M. R. Aref, “Efficient secure channel coding based on quasi-cyclic low-density parity check codes,” IET Communication, vol.  3, pp. 279–292, 2009.
[26] R. Hooshmand, T. Eghlidos and M. R. Aref, “Improving the Rao–Nam secret key cryptosystem using regular EDF-QC-LDPC codes,” ISeCure, vol. 3, pp. 3–14, 2012.
[27] M. Esmaeili, M. Dakhilalian and T. A. Gulliver, “New secure channel coding scheme based on randomly punctured quasi-cyclic low-den
[28] M. Esmaeili and T. A. Gulliver “Joint channel coding-cryptography based on random insertions and deletions in QC-LDPC codes,” IET Communication, vol. 9, pp. 1555–1560, 2015.
[29] R. Hooshmand, M. R. Aref and T. Eghlidos, “Secret key cryptosystem based on non-systematic polar codes,” Wirel. Pers. Communication, vol. 84, pp. 1345–1373, 2015.
[30] پرهام دری، علی قیاسیان و حسین سعیدی" طراحی و پیاده سازی رمزنگار AES در بستر FPGA برای خطوط پرسرعت" مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 44، شماره 1، صفحه 153-167، 1395.
[31] L. Q. Liu Z, J. Dai and A. M. Sun X, “A new kind of double image encryption by using a cutting spectrum in the 1-D fractional Fourier transform domains,” Opt. Express, vol. 282, pp. 1536-1540, 2009.
[32] K. Challita and H. Farhat, “Combining steganography and cryptography: new directions,” International Journal on New Computer Architectures and Their Applications, vol. 1, pp. 199-208, 2011.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار