Sistema digital para encriptar imágenes que utiliza llaves caóticas discretas

Abstract

El desarrollo tecnológico de las primeras dos décadas del siglo XXI ha proveído a la población con herramientas robustas para la distribución de la información. Hoy en día es más fácil y rápido compartir conocimiento de cualquier tipo, sin importar las distancias. Todo esto gracias entre otros avances, a la red de computadoras que intercomunica al mundo entero. Sin embargo, la próxima generación de sistemas de telecomunicación enfrentará grandes retos, teniendo en cuenta que en un minuto se transmiten vía internet aproximadamente: 18 millones de textos, 4.3 millones de videos, un millón de accesos a Facebook, 3.7 millones de búsquedas en Google, etc. Entre los desafíos que se esperan para manejar esta gran cantidad de información destacan: seguridad, conexión masiva de dispositivos, tiempo de retardo extremadamente bajo, menor consumo de energía, etc. Para la sociedad la confidencialidad de la información siempre ha sido esencial, por consiguiente, el cifrado de mensajes es una importante área de estudio debido a los requerimientos de invulnerabilidad. Por ende, se requiere de métodos que aseguren la privacidad del mensaje transmitido, es decir, que la información enviada sólo sea conocida por el destinatario y que permanezca oculta a cualquier otra entidad que intente tener acceso. Para reforzar la seguridad en el intercambio de información, se han propuesto modelos de cifrado de imágenes en escala de grises que requieren de procesos diferentes a los usados hasta ahora, entre los que se encuentran la utilización de claves caóticas. Estos algoritmos destacan por tener varias propiedades tales como: ergodicidad, amplio ancho de banda, comportamiento pseudo aleatorio y alta sensibilidad a las condiciones iniciales [1]. Además, para la seguridad de un sistema de comunicación, los algoritmos de encriptado deben tener como punto fuerte la llave y no tanto el proceso usado para el cifrado. Este proyecto tiene la finalidad de analizar la fortaleza de veinte llaves caóticas, desarrolladas usando modelos discretos y unidimensionales. Para obtener una cantidad significativa de muestras para el análisis estadístico de las llaves caóticas, se seleccionaron cinco imágenes distintas conocidas en la comunidad científica, en escala de grises: cell, circbw, eight, logo y Lena. Se valoró su capacidad de encriptación generando mil imágenes encriptadas, y mediante las siguientes herramientas estadísticas de prueba: histograma, distribución de valores de pixeles vecinos, entropía y correlación de pixeles. El desempeño que presentaron las figuras encriptadas examinadas fue satisfactorio en todas las pruebas a las que se sometieron, con la excepción de los mapas caóticos cuadrático y logístico modificado. El primero tuvo un pobre rendimiento en la evaluación de la entropía. Mientras que el segundo mostro una alta correlación entre pixeles vecinos lo cual denota una insuficiente encriptación.