• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.406-415
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• 2021

The worldwide spread of the Internet and the digital information revolution have resulted in a rapid increase in the use and transmission of multimedia information due to the rapid development of communication technologies. It is important to protect images in order to prevent problems such as piracy and illegal distribution. To solve this problem, I propose a new digital color image encryption algorithm in this paper. I design a new pseudo-random number generator based on 1D five-neighborhood maximum length cellular automata (FN-MLCA) to change the pixel values of the plain image into unpredictable values. And then I use a 3D chaotic cat map to effectively shuffle the positions of the image pixel. In this paper, I propose a method to construct a new MLCA by modeling 1D FN-MLCA. This result is an extension of 1D 3-neighborhood CA and shows that more 1D MLCAs can be synthesized. The safety of the proposed algorithm is verified through various statistical analyses.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.1187-1196
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• 2019

정보 보안은 클라우드 및 소셜 네트워킹 사이트의 출현으로 주요 과제가 되었다. 기존의 암호화 알고리즘은 디지털 영상의 큰 데이터 크기와 원시 픽셀 간에 높은 중복성으로 인해 영상 암호화에 적합하지 않을 수 있다. 본 논문에서는 Jeong 등이 제안한 컬러 영상의 암호화 방법을 C-MLCA와 Laplace 전개를 이용한 매개변수식 3차원 카오스 캣맵을 사용하여 일반화한다. 제안된 새로운 영상 암호시스템이 높은 보안성과 신뢰성을 제공한다는 것을 엄격한 실험을 통해 입증한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권6호
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• pp.1492-1511
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• 2013

A novel, chaotic map that is based on concatenated torus automorphisms is proposed in this paper. As we know, cat map, which is based on torus automorphism, is highly chaotic and is often used to encrypt information. But cat map is periodic, which decreases the security of the cryptosystem. In this paper, we propose a novel chaotic map that concatenates several torus automorphisms. The concatenated mechanism provides stronger chaos and larger key space for the cryptosystem. It is proven that the period of the concatenated torus automorphisms is the total sum of each one's period. By this means, the period of the novel automorphism is increased extremely. Based on the novel, concatenated torus automorphisms, two application schemes in image encryption are proposed, i.e., 2D and 3D concatenated chaotic maps. In these schemes, both the scrambling matrices and the iteration numbers act as secret keys. Security analysis shows that the proposed, concatenated, chaotic maps have strong chaos and they are very sensitive to the secret keys. By means of concatenating several torus automorphisms, the key space of the proposed cryptosystem can be expanded to $2^{135}$. The diffusion function in the proposed scheme changes the gray values of the transferred pixels, which makes the periodicity of the concatenated torus automorphisms disappeared. Therefore, the proposed cryptosystem has high security and they can resist the brute-force attacks and the differential attacks efficiently. The diffusing speed of the proposed scheme is higher, and the computational complexity is lower, compared with the existing methods.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.179-184
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• 2020

랜덤성이 우수한 의사난수열 생성기로 알려진 셀룰라 오토마타(Cellular automata, CA)는 그 응용분야가 매우 다양하다. Cho 등은 긴 주기의 비선형 수열을 생성하기 위하여 CA기반의 수축수열 생성기를 설계하였다. 또한, 카오스 캣맵은 초기 조건에 대한 민감성과 예측 불가능한 특성을 가지는 복잡한 비선형 동역학계로 많은 연구자들에 의하여 연구되어 왔다. 본 논문에서는 높은 보안성을 위하여 최대 주기를 갖는 CA기반의 수축 생성기로 생성한 비선형 수열과 3차원 카오스 캣맵을 이용한 새로운 영상 암호화 방법을 제안한다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제42권5호
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• pp.173-180
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• 2005

본 논문에서는 JPEG2000 표준에서 주파수 변환기법으로 채택된 이산 웨이블릿 변환을 기반으로 영상의 부분 데이터만을 암호화하여 계산량을 줄이는 방법을 제안하였다. 또한 계산량이 많은 암호화 알고리즘 대신 비교적 계산량이 적은 캣맵(cat mad)과 카오스 시스템을 이용함으로써 계산량을 더욱 감소시켰다. 이 방법은 영상의 압축비를 유지하기 위해서 양자화와 엔트로피 코딩 사이에서 암호화를 수행하며, 부대역의 선택과 카오스 시스템을 이용한 무작위 변환방법을 사용한다. 영상에 대한 실험방법은 우선 암호화할 부대역을 선택하여 영상데이터를 3차원 블록으로 만든 후 캣맵에 의해 3차원으로 영상의 픽셀값을 교환 하는 방법과 캣맵에 의해 암호화된 부대역을 카오스 시스템을 이용하여 모듈러 연산에 의해 암호화하였다. 또한, JPEG2000의 점진적 전송(Progressive transmission)에 적합하게 암호화하기 위해서 비트 평면을 선택하여 암호화하였다. 제안한 방법을 소프트웨어로 구현하여 500개의 영상을 대상으로 실험한 결과 원 영상 데이터를 부분적으로 암호화함으로써 원 영상을 인식할 수 없을 정도의 암호화효과를 얻을 수 있었다. 본 논문에서는 여러 방식을 제안하였으며, 이들의 암호화 수행시간과 암호화 효율 사이에는 상보적인 관계가 있음을 보여, 적용분야에 따라 선택적으로 사용할 수 있음을 보였다.