LabVIEW Üzerinde Memristör Tabanlı Hiperkaotik Sistem ve DNA Kodlama Tabanlı Görüntü Şifreleme Uygulaması

Teknolojinin gelişmesiyle birlikte, multimedya ve iletişim araçlarının büyümesi veri aktarımı hızlanmış ve görüntü güvenliğini garanti etmek, özellikle görüntülerin iletilmesi ve saklanması sırasında çok önemli bir endişe haline gelmiştir. Bu nedenle, görüntüler genel bir ağ üzerinden gönderildiğinde, alıcı kısma gönderilmeden önce şifrelenmelidir. Bu çalışmada, bilgi güvenliğini sağlamak için LabVIEW platformu üzerinde Deoksiribonükleik asit (DNA) kodlamalı memristör tabanlı bir şifreleme sistemi önerilmiştir. Kaotik dizi için ilk olarak memrsitor tabanlı hiperkaotik sistem kullanılmıştır. Görüntüler, LabVIEW platformunda DNA ve XOR aritmetik işlemi kullanılarak şifrelenmektedir. Memristör tabanlı bir hiperkaotik sistem ve kullanılan tekniklerin kombinasyonu, görüntüyü güvenli bir şekilde şifrelemeyi amaçlamaktadır. Ayrıca güvenlik testleri; histogram analizi, korelasyon analizi, diferansiyel saldırı ve entropi analizi önerilen sistem üzerinde yapılmış ve sonuçlar sunulmuştur. Yukarıda belirtilen yöntemler, etkinliklerini belirlemek için kapsamlı bir şekilde incelenerek test edilmektedir. Önerilen şifreleme şemaların etkili olduğu ve dolayısıyla gerçek zamanlı uygulamalarda kullanılabileceği belirlenmektedir.

Memristor-Based Hyperchaotic System and DNA Encoding Based Image Encryption Application on LabVIEW

With the advancement of technology, the growth of multimedia and communication tools has sped up data transfer, and guaranteeing image security has become a crucial concern, particularly during the transmission and storage of images. So, when images are sent over a public network, they should be encrypted before being sent to the receiving part. In this study, a memristor-based encryption system with Deoxyribonucleic acid (DNA) coding is proposed on the LabVIEW platform to ensure information security. Firstly, memrsitor based hyperchaotic system is used for chaotic sequence. The images are encrypted using the DNA and XOR arithmetic process on the LabVIEW platform. A memristor-based hyperchaotic system and the combination of techniques used are aimed at encrypting the image securely. In addition, security tests; histogram analysis, correlation analysis, differential attack, and entropy analysis, are performed on the proposed system and the results are presented. The aforementioned methods are thoroughly examined and tested to determine their efficacy. It has been determined that the proposed encryption schemes are effective and can therefore be used in real-time applications.

___

  • Biham, E., & Shamir, A. (1991). Differential cryptanalysis of DES-like cryptosystems. Journal of CRYPTOLOGY, 4(1), 3-72.
  • Chen, J., Chen, L., & Zhou, Y. (2020). Cryptanalysis of a DNA-based image encryption scheme. Information Sciences, 520, 130-141.
  • Chen, J., Zhu, Z. L., Zhang, L. B., Zhang, Y., & Yang, B. Q. (2018). Exploiting self-adaptive permutation–diffusion and DNA random encoding for secure and efficient image encryption. Signal Processing, 142, 340-353.
  • Çelik, Y. (2016). Nükleobazlar ve nükleositlerde tautomer kararlılığının moleküler modelleme yöntemleriyle belirlenmesi ve mutasyon etkisinin araştırılması (Master's thesis, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü).
  • Gasimov, V. A., & Mammadov, J. I. (2020). DNA-based image encryption algorithm. In IOP conference series: materials science and engineering (Vol. 734, No. 1, p. 012162). IOP Publishing.
  • Guesmi, R., Farah, M. A. B., Kachouri, A., & Samet, M. (2016). A novel chaos-based image encryption using DNA sequence operation and Secure Hash Algorithm SHA-2. Nonlinear Dynamics, 83(3), 1123-1136.
  • Lai, X., Lu, M., Qin, L., Han, J., & Fang, X. (2010). Asymmetric encryption and signature method with DNA technology. Science China Information Sciences, 53(3), 506-514.
  • Li, H., Wang, Y., & Zuo, Z. (2019). Chaos-based image encryption algorithm with orbit perturbation and dynamic state variable selection mechanisms. Optics and Lasers in Engineering, 115, 197-207.
  • Li, Z., Peng, C., Tan, W., & Li, L. (2021). An effective chaos-based image encryption scheme using imitating jigsaw method. Complexity,
  • Liu, H., & Wang, X. (2012). Image encryption using DNA complementary rule and chaotic maps. Applied Soft Computing, 12(5), 1457-1466.
  • Luo, H. L., et al. "Coexisting behaviors of chaotic system with tri-stable locally active memristor and its application in color image encryption." The European Physical Journal Plus 137.5 (2022): 1-22.
  • Maazouz, M., Toubal, A., Bengherbia, B., Houhou, O., & Batel, N. (2022). FPGA implementation of a chaos-based image encryption algorithm. Journal of King Saud University-Computer and Information Sciences.
  • Patidar, V., Pareek, N. K., Purohit, G., & Sud, K. K. (2010). Modified substitution–diffusion image cipher using chaotic standard and logistic maps. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 15(10), 2755-2765.
  • Sun, Junwei, et al. "Autonomous memristor chaotic systems of infinite chaotic attractors and circuitry realization." Nonlinear Dynamics 94.4 (2018): 2879-2887.
  • Wang, X., Teng, L., & Qin, X. (2012). A novel colour image encryption algorithm based on chaos. Signal Processing, 92(4), 1101-1108.
  • Wen, H., Yu, S., & Lü, J. (2019). Breaking an image encryption algorithm based on DNA encoding and spatiotemporal chaos. Entropy, 21(3), 246.
  • Yang, Y., Wang, L., Duan, S., & Luo, L. (2021). Dynamical analysis and image encryption application of a novel memristive hyperchaotic system. Optics & Laser Technology, 133, 106553.
  • Yu, F., Liu, L., Qian, S., Li, L., Huang, Y., Shi, C., ... & Wan, Q. (2020). Chaos-based application of a novel multistable 5D memristive hyperchaotic system with coexisting multiple attractors. Complexity, 2020.
  • Yu, W., & Cao, J. (2006). Cryptography based on delayed chaotic neural networks. Physics Letters A, 356(4-5), 333-338.
  • Zhang, Jie, et al. "Hyperchaotic circuit design based on memristor and its application in image encryption." Microelectronic Engineering 265 (2022): 111872.
  • Zhang, Q., & Wei, X. (2013). A novel couple images encryption algorithm based on DNA subsequence operation and chaotic system. Optik, 124(23), 6276-6281.
  • Zhang, Q., Guo, L., & Wei, X. (2010). Image encryption using DNA addition combining with chaotic maps. Mathematical and Computer Modelling, 52(11-12), 2028-2035.
  • Zhu, Z. L., Zhang, W., Wong, K. W., & Yu, H. (2011). A chaos-based symmetric image encryption scheme using a bit-level permutation. Information Sciences, 181(6), 1171-1186.
Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi-Cover
  • Başlangıç: 2009
  • Yayıncı: -
Sayıdaki Diğer Makaleler

Farklı Matrisli Dökme Demirlerde Aşınma Özelliklerinin Gözden Geçirilmesi

Ruziye ÇAMKERTEN

Sosyo-Mekânsal Ayrımcılık: Dışlayıcı Mimarlık-Örtük Yaşçılık İlişkisi

Damla ALTUNCU

Ortalama Hava Sıcaklığını Tahmin Etmek İçin Regresyon Algoritmalarının Karşılaştırılması

Berke Oğulcan PARLAK, Hüseyin Ayhan YAVAŞOĞLU

Vakıf Üniversitelerinin Akademik Performans Analizi İçin Yeni Bir Bütünleşik ÇKKV Çerçevesi

Sinan ÇİZMECİOĞLU, Esra BOZ, Ahmet ÇALIK

Nitroselüloz Bazlı Yakıtların Depolama Ömürlerine Ortam Koşullarının Etkisinin İncelenmesi

Mehmet ÇAĞLAYAN, Muharrem PUL, Ayşegül Ülkü METİN

Araç lastiklerinde kord-kauçuk kompozit malzemelerin konstrüksiyon yapısı ve lastik davranışına etkisi

Onur KARAÇAY, Süleyman KILIÇ

Sağlık Hizmetleri Performans Yönetiminde Kritik Başarı Faktörlerinin AAS Yöntemi İle Değerlendirilmesi

Şeyda GÜR, Kübra KARAKUŞ, Burak YEŞİLYURT, Tamer EREN

Bor Elyaf Takviyeli Polimer Kompozit Malzemelerin Termal Özelliklerine Nano Bor İlavesinin Etkileri

Ayhan ŞAHİN, Hanifi ÇİNİCİ, Erdem MERMER

Kolon kanseri ksenograft modellerinin farklı dokularında enerji metabolizmasının TCA ve Cori döngüleri ve Glikoliz üzerinde araştırılması

Esra BULUT ATALAY, Hülya AYAR KAYALI

Baybora-2 Borlama Tozu Kullanılarak Yüzey Sertleştirme İşlemine Tabi Tutulan AISI 1020 Çeliğinin İç Yapı ve Sertlik Davranışlarının İncelenmesi

Bünyamin YAMANEL, Osman BİCAN, Salih Uğur BAYÇA