Kaotik sistem tabanlı görüntü şifreleme

Abstract

Günümüzde teknolojinin gelişmesiyle birlikte bilgiyi gizleme ve şifreleme önemli bir hale gelmiştir. Bir gizleme sanatı olan steganografi bilginin varlığının fark edilmemesini, kriptografi bilginin şifrelenerek korunmasını amaçlamaktadır. Bu çalışmada bilgi güvenliği açısından önemli olan görüntü steganografi ve kaotik sistem tabanlı görüntü şifreleme uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın başlangıç kısmında, görüntü steganografi, LSB ve L3B yöntemleri kullanılarak iki farklı şekilde gerçekleştirilmiştir. Düz metin, RSA asimetrik şifreleme algoritması ile şifrelendikten sonra görüntüye gizlenmiştir. LSB ve L3B yöntemlerinin üstünlükleri, sakıncaları ve görüntüde meydana getirdiği değişiklikler ile ilgili analizler yapılmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında, görüntü şifrelemede kullanılan kaotik sistemlerin iki ve üç boyutlu faz portreleri ve zaman düzleminde oluşturduğu kaotik zaman serileri incelenmiştir. Kaotik sistemlerin davranışlarının incelenmesinin ardından kaotik nöral ağ (KNA) tabanlı 24 bit RGB ve 3B KCM tabanlı gri seviye görüntü şifreleme uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Bu algoritmalarda görüntüyü karıştırma, anahtar oluşturma vb. işlemler için 1, 2 ve 3 boyutlu kaotik sistemler kullanılmıştır. Şifreleme algoritmalarının güvenlik ve başarım analizleri yapılmıştır. KNA ve KCM tabanlı görüntü şifreleme algoritmaların yüksek başarıma sahip olduğu gözlenmiştir.

Nowadays, information hiding and encryption has become important with the developing technology. Steganography which is an art of hiding ensures undetection of the existence of information, meanwhile cryptography aims protection by encrypting a document. In this study, image steganography, important for information security and image encryption application based on chaotic system have been performed. In the starting part of the study, image steganography carried out with two different ways using LSB and L3B methods. A plain text is hidden into the image after it is encrypted by RSA asymmetric encryption. Analysis are performed about advantages and disadvantages of LSB and L3B methods and changes caused in the image. In the second part of the study, two and three-dimensional phase portraits and chaotic time series of chaotic systems that is used in image encryption has been investigated. After the investigation of chaotic systems behavior, chaotic neural network based 24-bit RGB and 3D KCM based gray level image encryption applications are performed. In these algorithms, 1D, 2D and 3D chaotic systems are used for image shuffling, key generation, etc. Security and performance analysis of encryption algorithms have been performed. It is observed that image encryption algorithms based on KNA and KCM have superior performances.