I. Tổng quan về hàm hỗn loạn và ảnh số
Chương này giới thiệu tổng quan về hàm hỗn loạn và ảnh số, hai yếu tố cốt lõi trong nghiên cứu của luận án. Hàm hỗn loạn được phân loại thành hệ liên tục và rời rạc theo thời gian, với các ví dụ cụ thể như hàm Cat-Hadamard và Skew tent. Các thuộc tính của hàm hỗn loạn phù hợp cho mật mã được phân tích, bao gồm tính chất cơ bản và tham số. Ảnh số được biểu diễn dưới dạng ma trận điểm ảnh, với các đặc trưng như biểu diễn bit và tính chất động của dữ liệu ảnh. Phần này cũng đề cập đến việc tạo chuỗi ngẫu nhiên bằng hàm hỗn loạn, một yếu tố quan trọng trong mã hóa hình ảnh.
1.1 Hệ thống hỗn loạn
Hệ thống hỗn loạn được phân loại thành hệ liên tục và rời rạc theo thời gian. Hệ liên tục bao gồm các hàm như Logistic và Henon, trong khi hệ rời rạc tập trung vào các hàm như Cat-Hadamard và Skew tent. Các thuộc tính của hàm hỗn loạn, như tính nhạy cảm với điều kiện ban đầu và tính chất động, được phân tích để ứng dụng trong mật mã học.
1.2 Ảnh số và đặc điểm
Ảnh số được biểu diễn dưới dạng ma trận điểm ảnh, với các lớp bit khác nhau. Các đặc trưng của dữ liệu ảnh, như tính tự tương quan và phân bố giá trị điểm ảnh, được nghiên cứu để áp dụng trong mã hóa hình ảnh. Phần này cũng đề cập đến việc tạo chuỗi ngẫu nhiên bằng hàm hỗn loạn, một yếu tố quan trọng trong bảo mật dữ liệu.
II. Mật mã ảnh ở mức bit ứng dụng kỹ thuật hỗn loạn
Chương này tập trung vào việc áp dụng kỹ thuật hỗn loạn trong mật mã dữ liệu ảnh ở mức bit. Mô hình mật mã cấu trúc SPN (Substitution-Permutation Network) được giới thiệu, với các cơ chế hoán vị và thay thế dựa trên hàm hỗn loạn. Các phương pháp hoán vị điểm ảnh và thay thế bit được đề xuất, cùng với đánh giá hiệu năng của các phương pháp này. Hai hệ mật mã hỗn loạn mới được đề xuất, với các giải thuật mã hóa và giải mã cụ thể, cùng với phân tích khả năng bảo mật và thiết kế phần cứng.
2.1 Mô hình mật mã cấu trúc SPN
Mô hình mật mã cấu trúc SPN được xây dựng dựa trên các lớp hoán vị và thay thế. Các cơ chế hoán vị điểm ảnh sử dụng hàm hỗn loạn được đề xuất, bao gồm luật hoán vị dựa trên biến trạng thái và đặc tính động của hàm hỗn loạn. Phương pháp đánh giá hiệu năng của phép hoán vị được thực hiện thông qua các chỉ số như PAPC và DBAP.
2.2 Đề xuất hệ mật mã hỗn loạn
Hai hệ mật mã hỗn loạn mới được đề xuất, với các giải thuật mã hóa và giải mã cụ thể. Hệ thứ nhất dựa trên tác động lên đặc tính động của hàm hỗn loạn, trong khi hệ thứ hai tập trung vào mã hóa ảnh ở mức bit. Các kết quả mô phỏng và phân tích khả năng bảo mật được trình bày, cùng với thiết kế phần cứng của hệ mật mã.
III. Phân tích mật mã hỗn loạn có cấu trúc SPN
Chương này tập trung vào phân tích các hệ mật mã hỗn loạn có cấu trúc SPN. Các phương pháp tấn công như tấn công lựa chọn bản rõ và bản mã được nghiên cứu, cùng với đánh giá thời gian tấn công. Các điểm yếu trong hệ mật mã được nhận diện, và các phương pháp nâng cao bảo mật được đề xuất. Phần này cũng bao gồm các kết quả mô phỏng và phân tích thống kê để đánh giá hiệu quả của các phương pháp tấn công và phòng thủ.
3.1 Tấn công lựa chọn bản rõ
Các phương pháp tấn công lựa chọn bản rõ được nghiên cứu, bao gồm tấn công vào quá trình hoán vị và khuếch tán. Các kết quả mô phỏng và phân tích thời gian tấn công được trình bày, cùng với các điểm yếu được nhận diện trong hệ mật mã.
3.2 Tấn công lựa chọn bản mã
Các phương pháp tấn công lựa chọn bản mã được nghiên cứu, bao gồm tấn công vào quá trình hoán vị ngược và khuếch tán ngược. Các kết quả mô phỏng và phân tích thời gian tấn công được trình bày, cùng với các phương pháp nâng cao bảo mật được đề xuất.
