Kaos Güvenli Olmadığında: Kaotik Kriptografideki Gizli Güvenlik Açıklarını Ortaya Çıkarmak

Abstract

Kaos tabanlı kriptografik şemalar, doğrusal olmayan dinamikleri ve başlangıç ​​koşullarına karşı yüksek hassasiyetleri nedeniyle görüntü ve multimedya güvenliği için hafif çözümler olarak yaygın şekilde araştırılmıştır. Bu cazip teorik özelliklerine rağmen, bu tür birçok sistemin salt matematiksel analizle tespit edilemeyen uygulama düzeyindeki güvenlik açıklarına karşı hassas olduğu bulunmuştur. Bu çalışmada, koşullu XOR ve XNOR işlemlerini kullanan kaotik bir görüntü kodlama algoritması yan kanal perspektifinden incelenmiştir. Mantıksal olarak tamamlayıcı ancak fiziksel olarak asimetrik olan bu kapıların dinamik anahtarlama davranışını modellemek için profil tabanlı bir güç simülasyon çerçevesi geliştirilmiştir. XOR ve XNOR işlemleri için farklı güç imzaları gözlemlenmiş ve bu da gizli seçim bitlerinin ortalama %86,1 sınıflandırma doğruluğu ile çıkarılmasına olanak sağlamıştır. Elde edilen sonuçlar, algoritmik öngörülemezliğin tek başına fiziksel sızıntıya karşı direnci garanti etmediğini göstermektedir. Bu nedenle, kaos tabanlı kripto sistemlerinin tasarımı ve doğrulamasının, yan kanal değerlendirmesini geliştirmenin ayrılmaz bir aşaması olarak içermesi önerilmektedir. Sunulan simülasyon çerçevesi, donanım uygulamasından önce kapı düzeyindeki asimetrileri tespit etmek için bir teşhis aracı olarak kullanılabilir. Fiziksel olarak sağlam ve kriptografik olarak güvenli kaotik mimariler oluşturmak için gelecekteki araştırmaların donanım düzeyinde ölçümler, dengeli mantık sentezi ve otomatik sızıntı denetimini içermesi önerilmektedir.