Border Chaotic Cellular Automata: BCCA Encryption System

IDENTIFICADOR: 397 | DATA: 11-08-2021
3384

SETOR ECONÔMICO:

Software e Tecnologia da Informação

Microeletrônica

Serviços

E-commerce

Segurança


PROBLEMA QUE SOLUCIONA:

A criptografia realiza a modificação codificada de um texto, imagem, áudio ou vídeo (informação em binário) de forma a impedir sua compreensão pelos que não conhecem seus caracteres ou convenções. Dessa forma, o BCCA (Border Chaotic Cellular Automata) é um software de criptografia desenvolvido para evitar que desconhecidos sejam capazes de compreender o que está sendo enviado. O BCCA tem a característica de empregar Autômatos Celulares (ACs) nos processos de cifragem e decifragem de dados para diferentes tipos de imagens, textos e vídeos, ou outra informação digital confidencial.


SOLUÇÃO APRESENTADA:

Nesse contexto, os ACs foram empregados pelas suas características evolutivas elevadamente caóticas e pelo seu alto nível de paralelização. Implementada sobre a linguagem C, o software aplica criptografia baseada em ACs em imagens digitais do formato PPM (Portable Pixmap Format). Em resumo, a aplicação cifra figuras digitais (texto plano) em figuras digitais distorcidas (texto cifrado), ou, ao contrário, decifra o texto cifrado para o texto plano original. Conforme, os modelos simétricos de criptografia, o software utiliza uma chave (regra) essencial às etapas de cifragem e decifragem. Para a etapa de cifragem, a aplicação traduz cada linha da figura para um reticulado de tamanho n, sendo essa uma estrutura padrão presente nos ACs. Em seguida, para cada reticulado gerado, é executada uma evolução reversa (backward) por uma quantidade t de passos de tempo e obedecendo uma chave selecionada na operação. Após essa evolução, o estado final de cada reticulado é gravado em uma nova versão da figura, configurando assim o texto cifrado. De forma análoga, para a decifragem de uma figura cifrada, são executadas evoluções (forward) em cada reticulado do texto cifrado. A decifragem deve obedecer a quantidade de passos de tempo t utilizados na etapa de cifragem e a mesma chave criptográfica empregada. Esse processo é baseado no modelo primordial de Gutowitz, com exceção da inclusão de uma borda de bits que atua na evolução de cada reticulado. A borda consegue frear o expressivo aumento de bits inclusos no texto cifrado, sendo essa uma desvantagem significativa do modelo de Gutowitz. Sendo assim, o BCCA é um algoritmo de criptografia altamente paralelizável que pode ser implementado em um hardware reconfigurável.


PRINCIPAIS VANTAGENS E BENEFÍCIOS:

A principal vantagem do novo método de criptografia simétrica é o fato do mesmo usar regras caóticas e complexas de autômatos celulares (ACs) para a atualização das células do reticulado (texto plano) de forma altamente paralelizável, fazendo com que o método seja seguro, não-sensível à perturbações, e ao mesmo tempo mais rápido do que os métodos sequenciais encontrados na literatura.


POTENCIAIS E APLICAÇÕES:

A principal aplicação sugerida do método BCCA é para a cifragem de grandes blocos de texto, imagens bidimensionais e tridimensionais, vídeos, áudios. Ou seja, qualquer informação que possa ser transformada em binário, em que o usuário deseja tornar a codificação ininteligível para os que não tenham acesso às convenções combinadas, neste caso, a chave criptográfica (regra do AC), o texto plano e a quantidade de passos forward (decifragem) e backward (cifragem), sendo esta última conhecida como cálculo de pré-imagens.


INFORMAÇÕES ADICIONAIS:

Silva, E. C.; Soares, J. A. J. P.; Araújo Lima, D. Autômatos celulares unidimensionais caóticos com borda fixa aplicados à modelagem de um sistema criptográfico para imagens digitais. REVISTA DE INFORMÁTICA TEÓRICA E APLICADA: RITA. , v.23, p.250 - 276, 2016.


TITULARES:

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO TRIÂNGULO MINEIRO - IFTM


NÚMERO DO PROCESSO DO INPI:

BR512020002169-7


INFORMAÇÕES PARA CONTATO:

danielli@iftm.edu.br


LINKS ÚTEIS:

Acesse o registro do programa de computador na íntegra aqui.