Διπλωματική εργασία με θέμα Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Συστήματα Επικοινωνιών & Πληροφορικής Διπλωματική εργασία με θέμα Μελέτη των αλγορίθμων χαοτικής κρυπτογραφίας και σχεδίαση ασφαλούς τηλεπικοινωνιακού κυκλώματος, σε περιβάλλον προσομοίωσης Καρατζοπούλου Μιχαέλα – Α.Ε.Μ.:44 Επιβλέπων: Καλόμοιρος Ιωάννης Αναπληρωτής καθηγητής Σέρρες, Ιούνιος 2016

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας Είναι η δημιουργία μιας προσομοίωσης ασφαλούς τηλεπικοινωνιακού συστήματος πομπού και δέκτη για την αποκωδικοποίηση κρυπτογραφημένου σήματος, όπου η κρυπτογράφηση στηρίζεται στη χρήση χαοτικών σημάτων. Για το σκοπό αυτό μελετάται ο συγχρονισμός δυο διαφορετικών χαοτικών χρονοσειρών που βασίζονται στην λογιστική απεικόνιση.

Στόχοι που επετεύχθησαν Μελέτη χαοτικών συστημάτων που βασίζονται σε επαναληπτικές απεικονίσεις Προσομοίωση συστήματος συγχρονισμού δύο χαοτικών χρονοσειρών Μετάδοση κρυπτογραφημένου σήματος πληροφορίας και αποκρυπτογράφηση του στον δέκτη

Βασικές έννοιες Χαοτικές απεικονίσεις Συγχρονισμός δυο χαοτικών συστημάτων. Κρυπτογράφηση συστημάτων

Μέθοδος κρυπτογράφησης Για να κρυπτογραφήσουμε το σήμα της πληροφορίας χρησιμοποιούμε μια χαοτική χρονοσειρά. Για κάθε δείγμα του σήματος πληροφορίας εκτελούμε μια λογική πράξη Bitwise XOR με την τρέχουσα τιμή της χαοτικής χρονοσειράς. Η ανάκτηση του σήματος στο δέκτη γίνεται με μια διαδικασία ανάμεσα στο κρυπτογραφημένο σήμα και στην τρέχουσα τιμή της χαοτικής χρονοσειράς.

Για να μπορέσει να ανακτηθεί το αρχικό σήμα πληροφορίας, ο πομπός και ο δέκτης πρέπει να παράγουν ακριβώς την ίδια χαοτική ακολουθία. Το πρόβλημα είναι ότι οποιαδήποτε διαφορά στις αρχικές συνθήκες έχει σαν αποτέλεσμα εντελώς διαφορετική ακολουθία στο πομπό και στο δέκτη. Άρα για να μπορέσει να λειτουργήσει ένα τέτοια ασφαλές τηλεπικοινωνιακό σύστημα, είναι απαραίτητος ο συγχρονισμός ανάμεσα στις δυο χαοτικές χρονοσειρές

Μέθοδος συγχρονισμού Για να συγχρονίσουμε τις δυο χρονοσειρές ακολουθούμε της εξής τεχνική: Σε τυχαίες χρονικές στιγμές η διπλή ακρίβεια της χαοτικής ακολουθίας μειώνεται μέσω μιας διαδικασίας περικοπής (truncation) της ψηφιακής ανάλυσης που γίνεται ταυτόχρονα στον πομπό και τον δέκτη. Ως αποτέλεσμα μετά από αρκετές χιλιάδες περικοπές οι δύο ακολουθίες συγχρονίζονται.

Στο σύστημά μας οι περικοπές των τιμών της χαοτικής ακολουθίας στο πομπό και στο δέκτη γίνονται ταυτόχρονα σε τυχαίες χρονικές στιγμές, σύμφωνα με τα αποτελέσματα που παράγει μια γεννήτρια τυχαίων αριθμών.

Περιγραφή προσομοίωσης

Διάταξη προσομοίωσης Η διάταξη της προσομοίωση του συστήματος συγχρονισμού πομπού – δέκτη και μετάδοση κρυπτογραφημένης πληροφορίας στο μέσο διάδοσης με καθυστέρηση 10 παλμών, η οποία αποκρυπτογραφείται με επιτυχία στον δέκτη

Σήμα πληροφορίας Το σήματα της πληροφορίας που χρησιμοποιήθηκε είναι ένα απλό ημίτονο με ανάλυση δείγματος 10bit.

Συγχρονισμός του συστήματος Για να μεταδοθεί κρυπτογραφημένη πληροφορία με την χρήση λογιστικών απεικονίσεων από τον πομπό στον δέκτη, όπως είπαμε, θα πρέπει τα δυο συστήματα να συγχρονιστούν. Για να γίνει αυτό χρησιμοποιείται μια γεννήτρια τυχαίων αριθμών που παράγει παλμούς συγχρονισμού.

Διάταξη λογιστικής απεικόνισης

Διάταξη κρυπτογράφησης στον πομπό

Διάταξη αποκρυπτογράφησης στον δέκτη

Απεικόνιση (1) Σήματος που αποκρυπτογραφεί ο δέκτης και (2)Αρχικό σήμα εισόδου στον πομπό

Διαφορετικό κλειδί Α Στην περίπτωση όπου ο πομπός και ο δέκτης δεν χρησιμοποιούν το ίδιο Α το σύστημα δεν συγχρονίζεται με αποτέλεσμα να μην μπορεί αποκρυπτογραφηθεί η πληροφορία στον δέκτη.

Ερωτήσεις Σας ευχαριστώ πολύ!