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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Modelo criptográfico baseado em autômatos celulares tridimensionais híbridos
metadata.dc.creator: Lima, Danielli Araújo
metadata.dc.contributor.advisor1: Oliveira, Gina Maira Barbosa de
metadata.dc.contributor.referee1: Travençolo, Bruno Augusto Nassif
metadata.dc.contributor.referee2: Soma, Nei Yoshihiro
metadata.dc.description.resumo: A popularização de equipamentos eletrônicos que capturam imagens digitais, bem como a criação de várias aplicações que possibilitam a troca e compartilhamento das mesmas através de canais de comunicação provocaram o surgimento de alguns problemas inerentes. Dentre esses problemas estão a quebra de segurança e privacidade em sistemas de informação. Para que essas questões sejam resolvidas, a utilização de sistemas criptográcos na transmissão dessas informações se faz necessária. O principal objetivo da criptograa é a garantia de que as informações transmitidas não serão copiadas, modi cadas ou falsicadas. Muitos algoritmos de criptograa clássica e moderna já foram investigados para garantir a troca segura de informações. Entretanto, quando a mensagem que estiver sendo enviada for uma imagem, os algoritmos convencionais não favorecem o arranjo nem a quantidade massiva de informações que são características estruturais das mesmas. Assim, uma nova abordagem para este tema são os autômatos celulares (ACs), que estão sendo estudados pela simplicidade de implementação e também por sua capacidade de processar dados em paralelo. Nesse trabalho um novo modelo criptográco tridimensional baseado autômatos celulares híbridos foi elaborado e chamado de 3DHCA. Esse método utiliza o cálculo de pré-imagens, que corresponde à evolução do AC para trás, e duas regras no processo de cifragem. Uma regra principal caótica é responsável pela cifragem efetiva da mensagem e uma regra de contorno, que garante a existência da pré-imagem para qualquer reticulado possível. Esse modelo tridimensional baseia-se em um precursor chamado HCA que utiliza ACs unidimensionais. Inicialmente, uma aná- lise da segurança do modelo unidimensional foi realizada através da Teoria dos Grafos. A denição do novo modelo de criptograa tridimensional, bem como os experimentos realizados para sua validação e renamento, são discutidos nessa dissertação. O método resultante se mostrou seguro e passível de implementação com alto nível de paralelismo. Assim, se torna uma opção extremamente interessante para a cifragem de grandes volumes de dados, especialmente as imagens digitais coloridas.
Abstract: The popularization of electronic devices to capture digital images, as well as the creation of several applications enabling exchange and sharing these images by communication channels has brought some inherent problems. Among these problems it can be cited the security violation and privacy in information systems. The use of cryptographic systems in such information transmission is required to solve these issues. The main goal of cryptography is to guarantee that the information will not be copied, modied or falsied. Many classic and modern encryption algorithms have been investigated to ensure secure exchange of information. However, when the message to be sent is an image, the conventional algorithms do not favor image structural features: the spatial arrangement and the massive amount of information. Thus, a new approach for this topic is the usage of cellular automata (CA) in image encryption. CA are being studied due to their implementation simplicity and also due to their capacity to process data in a fast parallel way. In this work a novel cryptographic model based on three-dimensional hybrid cellular automata was elaborated and named 3DHCA. This method employs pre-image calculus which represents CA backward evolution and two rules are used in the encryption process. The rst one is called major rule, and it is responsible for the eective encryption of the message. The second one is used only in boundary lattice cells to ensure the existence of pre-image for any lattice. This three-dimensional model is based on a precursor model called HCA, which uses one-dimensional CA. Initially, an analysis of one-dimensional model safety was performed using Graph Theory. The denition of the new three-dimensional cryptographic model, as well as experiments for its validation and renement are discussed in this dissertation. The resulting method has proved to be safe and appropriated for an implementation with a high-level of parallelism. Thus, it becomes a very interesting option for encryption using large volumes of data, especially digital color images.
Keywords: Autômato celular
Cálculo de pré-imagens
Encriptação de imagens
Criptograa simétrica
Teoria dos grafos
Cellular automata
Pre-image calculus
Image encrytion
Symmetric cipher
Graph theory
Inteligência artificial
Criptografia
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Ciências Exatas e da Terra
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Citation: LIMA, Danielli Araújo. Modelo criptográfico baseado em autômatos celulares tridimensionais híbridos. 2012. 224 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/12537
Issue Date: 3-Oct-2012
Appears in Collections:PPGCC - Mestrado em Ciência da Computação

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