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Criptología caótica

La criptología caótica es la aplicación de la teoría matemática del caos a la práctica de la criptografía , el estudio de las técnicas utilizadas para transmitir información de ...

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La criptología caótica es la aplicación de la teoría matemática del caos a la práctica de la criptografía , el estudio de las técnicas utilizadas para transmitir información de forma privada y segura en presencia de un tercero o adversario. Desde que Robert Matthews la investigara por primera vez en 1989, [ 1 ] el uso del caos en criptografía ha suscitado gran interés. Sin embargo, las preocupaciones de larga data sobre su seguridad y velocidad de implementación siguen limitando su aplicación. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

La criptología caótica consta de dos procesos opuestos: la criptografía caótica y el criptoanálisis caótico . La criptografía se refiere al cifrado de información para su transmisión segura , mientras que el criptoanálisis se refiere al descifrado de mensajes cifrados.

Para utilizar la teoría del caos de manera eficiente en criptografía, los mapas caóticos se implementan de tal forma que la entropía generada por el mapa pueda producir la confusión y difusión requeridas . Las propiedades en los sistemas caóticos y las primitivas criptográficas comparten características únicas que permiten que los sistemas caóticos se apliquen a la criptografía. [ 7 ] Si los parámetros caóticos, así como las claves criptográficas, se pueden mapear simétricamente o mapear para producir salidas aceptables y funcionales, será casi imposible para un adversario encontrar las salidas sin ningún conocimiento de los valores iniciales. Dado que los mapas caóticos en un escenario de la vida real requieren un conjunto de números limitados, de hecho pueden no tener un propósito real en un criptosistema si el comportamiento caótico se puede predecir.

Uno de los aspectos más importantes para cualquier primitivo criptográfico es la seguridad del sistema. Sin embargo, en numerosos casos, se ha demostrado que los algoritmos criptográficos basados ​​en el caos son inseguros. [ 5 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] El principal problema en muchos de los algoritmos criptoanalizados es la insuficiencia de los mapas caóticos implementados en el sistema. [ 11 ] [ 12 ]

Tipos

La criptografía basada en el caos se ha dividido [ 13 ] en dos grupos principales:

  • Criptografía de caos simétrico, donde el emisor y el receptor utilizan la misma clave secreta. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]
  • Criptografía de caos asimétrico, donde una clave del criptosistema es pública. Algunos de los pocos sistemas propuestos [ 17 ] [ 18 ] han sido vulnerados. [ 19 ]

La mayoría de los algoritmos criptográficos basados ​​en el caos son simétricos. Muchos utilizan mapas caóticos discretos en su proceso. [ 20 ] [ 14 ]

Aplicaciones

Cifrado de imágenes

Bourbakis y Alexopoulos [ 21 ] en 1991 propusieron supuestamente el primer esquema de cifrado de imágenes digitales completamente planificado que se basaba en el lenguaje SCAN. Más tarde, con la aparición de la criptografía basada en el caos, se propusieron cientos de nuevos algoritmos de cifrado de imágenes, todos con el objetivo de mejorar la seguridad de las imágenes digitales. [ 9 ] Sin embargo, había tres aspectos principales del diseño de un cifrado de imágenes que generalmente se modificaban en diferentes algoritmos (mapa caótico, aplicación del mapa y estructura del algoritmo). El punto inicial y quizás más crucial era el mapa caótico aplicado en el diseño de los algoritmos. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] La velocidad del criptosistema es siempre un parámetro importante en la evaluación de la eficiencia de un algoritmo criptográfico, por lo tanto, los diseñadores estaban inicialmente interesados ​​en utilizar mapas caóticos simples como el mapa de la tienda y el mapa logístico . [ 27 ] [ 7 ] Sin embargo, en 2006 y 2007, los nuevos algoritmos de cifrado de imágenes basados ​​en mapas caóticos más sofisticados demostraron que la aplicación de mapas caóticos de mayor dimensión podría mejorar la calidad y la seguridad de los criptosistemas. [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 25 ]

Función hash

El comportamiento caótico puede generar funciones hash, como aplicar la traducción de trayectoria 3D de Chirikov/Julia a un hash SHA-512. [ 32 ]

generación de números aleatorios

El comportamiento impredecible de los mapas caóticos puede utilizarse en la generación de números aleatorios. Algunos de los primeros generadores de números aleatorios basados ​​en el caos intentaron generarlos directamente a partir del mapa logístico. Muchos trabajos más recientes lo hicieron utilizando las soluciones numéricas de sistemas hipercaóticos de ecuaciones diferenciales, ya sea de orden entero o fraccionario. [ 33 ]

Referencias

  1. ↑ "Sobre la derivación de un algoritmo de cifrado "caótico". Matthews, RAJ Cryptologia 13, n.º 1 (1989): 29-42.
  2. ↑ "Investigaciones con supercomputadoras de un algoritmo de cifrado caótico" DD Wheeler, RAJ Matthews Cryptologia 15 (2), 140-152
  3. ↑ Chen, Yong; Liao, Xiaofeng (25 de julio de 2005). "Criptoanálisis de un criptosistema modificado de tipo Baptista con algoritmo de enmascaramiento caótico". Physics Letters A. 342 ( 5–6 ) : 389–396 . Bibcode : 2005PhLA..342..389C . doi : 10.1016/j.physleta.2005.05.048 .
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  6. ↑ Akhavan, A.; Samsudin, A.; Akhshani, A. (2017-10-01). "Criptoanálisis de un algoritmo de cifrado de imágenes basado en codificación de ADN". Optics & Laser Technology . 95 : 94–99 . Bibcode : 2017OptLT..95...94A . doi : 10.1016/j.optlastec.2017.04.022 .
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