Abraham Flores-Vergara

La encriptación de imágenes digitales es un problema de seguridad informática, en particular cuando estas imágenes se desean transmitir de forma segura. En este trabajo se propone una nueva función que opera como generador de números pseudoaleatorios, especializada para la criptografía en imágenes digitales. Esta función es resultado de un proceso de optimización llevado a cabo por programación genética. La función obtenida es capaz de generar criptogramas con un índice de entropía de 7.999, superando y alcanzando el desempeño de generadores de números pseudoaleatorios implementando funciones caóticas. Los criptogramas se validan contra ataques diferenciales bajo los algoritmos NPCR y UACI, obteniendo resultados sobresalientes.

Los generadores de números pseudoaleatorios (PRNG, por sus siglas en inglés), se utilizan comúnmente en la informática para simular eventos aleatorios en aplicaciones como juegos, simulaciones, análisis estadístico y criptografía. En este trabajo se presenta una metodología para proponer PRNGs de forma indirecta, utilizando la encriptación de una imagen. Los PRNGs propuestos se construyen de forma automática utilizando programación genética. El rendimiento de los PRNGs propuestos, superan a PRNGs compuestos por sistemas caóticos y se validan utilizando el conjunto de pruebas estad´ısticas NIST 800-22 Rev. 1a., alcanzando rendimientos arriba del 99.46 %.

Profiling and parallel computing techniques in a cluster of six embedded systems with multiprocessors are introduced herein to implement a chaotic cryptosystem for digital color images. The proposed encryption method is based on stream encryption using a pseudo-random number generator with high-precision arithmetic and data processing in parallel with collective communication. The profiling and parallel computing techniques allow discovery of the optimal number of processors that are necessary to improve the efficiency of the cryptosystem. That is, the processing speed improves the time for generating chaotic sequences and execution of the encryption algorithm. In addition, the high numerical precision reduces the digital degradation in a chaotic system and increases the security levels of the cryptosystem. The security analysis confirms that the proposed cryptosystem is secure and robust against different attacks that have been widely reported in the literature. Accordingly, we highlight that the proposed encryption method is potentially feasible to be implemented in practical applications, such as modern telecommunication devices employing multiprocessors, e.g., smart phones, tablets, and in any embedded system with multi-core hardware.