دانلود پروژه: رمزنگاری تصاویر باینری با استفاده از الگوریتم مورچگان

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                          شماره صفحه

چکیده………………………………………………………………………………………………………………………………………….1

فصل اول : کلیات تحقیق

1-1- مروری بر تاریخ 5500 ساله ی رمزنگاری……………………………………………………………………… 3

1-2- اصول ششگانه ی کرکهف…………………………………………………………………………………………. 4

1-3- مفاهیم رمزنگاری…………………………………………………………………………………………………….. 6

1-4- رمزنگاری، پنهان‌نگاری، کدگذاری……………………………………………………………………………….. 7

1-5- سیستم های رمزگذاری……………………………………………………………………………………………… 7

      1-5-1- سیستم رمزگذاری متقارن………………………………………………………………………………….. 7

      1-5-2- سیستم رمزگذاری نا متقارن……………………………………………………………………………… 9

      1-5-3- سیستم رمزگذاری بلوکی………………………………………………………………………………… 10

                1-5-3-1- مدل های رمزنگاری از سیستم های رمزگذاری بلوکی……………………………… 12

      1-5-4- سیستم رمزگذاری جریانی………………………………………………………………………………. 13

1-6- تحلیل رمز……………………………………………………………………………………………………………. 14

1-7- اهمیت و ضرورت تحقیق………………………………………………………………………………………… 15

1-8- اهداف و فرضیه ها…………………………………………………………………………………………………. 16

1-9- بیان مساله…………………………………………………………………………………………………………….. 16

فصل دوم : مروری بر روش های رمزنگاری تصاویر

2-1- تعریف رمزنگاری کامل……………………………………………………………………………………………. 19

2-2- طبقه بندی رمزنگاری کامل……………………………………………………………………………………….. 20

2-3- الگوریتم های رمزنگاری معمول…………………………………………………………………………………. 20

      2-3-1- جایگشت……………………………………………………………………………………………………. 20

      2-3-2- الگوریتم انتشار سردرگمی……………………………………………………………………………….. 25

      2-3-3- DES جزئی…………………………………………………………………………………………………. 27

2-4- تعریف رمزنگاری جزئی………………………………………………………………………………………….. 29

2-5- کارایی و امنیت در رمزنگاری جزئی……………………………………………………………………………. 30

      2-5-1- تقسیم بندی داده………………………………………………………………………………………….. 30

      2-5-2- انتخاب بخش……………………………………………………………………………………………… 32

2-6- طبقه بندی رمزنگاری جزئی………………………………………………………………………………………. 32

      2-6-1- رمزنگاری جزئی تصاویر خام…………………………………………………………………………. 33

2-7- مقالات مربوطه………………………………………………………………………………………………………. 34

      2-7-1- مقالات مربوط به الگوریتم مورچگان…………………………………………………………………. 34

      2-7-2- مقالات در زمینه های دیگر…………………………………………………………………………….. 36

فصل سوم : الگوریتم های فراابتکاری

3-1- مسائل بهینه سازی………………………………………………………………………………………………….. 39

3-2- روش های حل مسائل بهینه سازی……………………………………………………………………………… 39

3-3- الگوریتم های فراابتکاری………………………………………………………………………………………….. 41

     3-3-1- الگوریتم های تکاملی…………………………………………………………………………………….. 43

     3-3-2- الگوریتم های مبتنی بر هوش جمعی………………………………………………………………….. 44

3-4- بهینه سازی کلونی مورچگان……………………………………………………………………………………… 44

      3-4-1- الگوریتم ساده ی بهینه سازی کلونی مورچگان (S-ACO)………………………………………. 45

                3-4-1-1- رفتار مورچه ها برای جستجوی مسیر…………………………………………………. 46

                3-4-1-2- بروزرسانی فرومون……………………………………………………………………….. 47

                3-4-1-3- تبخیر فرومون مسیر……………………………………………………………………….. 48

فصل چهارم : روش پیشنهادی

4-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………….. 50

4-2- متغیرها و فرمول های مورد استفاده در الگوریتم……………………………………………………………… 51

     4-2-1- تعداد تکرار اعمال الگوریتم……………………………………………………………………………… 51

     4-2-2- تعداد دفعات حرکت مورچه ها………………………………………………………………………… 51

     4-2-3- تعداد مورچه ها……………………………………………………………………………………………. 51

     4-2-4- ضرایب آلفا و بتا………………………………………………………………………………………….. 51

     4-2-5- ماتریس فرومون……………………………………………………………………………………………. 52

     4-2-6- اطلاعات هیوریستیک…………………………………………………………………………………….. 54

     4-2-7- ضریب تبخیر……………………………………………………………………………………………….. 56

     4-2-8- فرمول محاسبه ی احتمالات…………………………………………………………………………….. 56

     4-2-9- فرمول بروزرسانی فرومون………………………………………………………………………………. 57

     4-2-10- فرمول تبخیر فرومون……………………………………………………………………………………. 57

4-3- عملیات رمزنگاری………………………………………………………………………………………………….. 57

     4-3-1- عملیات جایگشت در جهت عمودی………………………………………………………………….. 57

    4-3-2- عملیات جایگشت در جهت افقی………………………………………………………………………. 62

     4-3-3- عملیات جانشینی………………………………………………………………………………………….. 64

                4-3-3-1- تبدیل کسینوسی حوزه ی متناهی……………………………………………………….. 65

                4-3-3-2- عملیات جانشینی با استفاده از تبدیل کسینوسی…………………………………….. 66

4-4- عملیات رمزگشایی…………………………………………………………………………………………………. 69

فصل پنجم : آزمایشات و نتایج

5-1- تجزیه و تحلیل نتایج………………………………………………………………………………………………. 72

     5-1-1- تحلیل هیستوگرام………………………………………………………………………………………….. 72

     5-1-2- آنتروپی تصویر…………………………………………………………………………………………….. 73

     5-1-3- تحلیل ضریب همبستگی…………………………………………………………………………………. 74

     5-1-4- تحلیل کلید………………………………………………………………………………………………….. 77

5-2- مقایسه با کارهای دیگران…………………………………………………………………………………………. 80

5-4- نتیجه گیری و پیشنهادات…………………………………………………………………………………………. 81

منابع و ماخذ…………………………………………………………………………………………………………………. 82

فهرست منابع فارسی………………………………………………………………………………………………………. 82

فهرست منابع انگلیسی…………………………………………………………………………………………………….. 83

چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………… 88

فهرست جداول

عنوان                                                                                                    شماره صفحه

جدول 1-1- تاریخ 5500 ساله ی رمزنگاری…………………………………………………………………………………….3

جدول 1-2- برخی از سیستم های رمزگذاری بلوکی معمول…………………………………………………………….12

جدول 1-3- برخی از سیستم های رمزگذاری جریانی معمول…………………………………………………………..14

جدول 3-1- فهرست الگوریتم های مبتنی بر یک جواب و الگوریتم های مبتنی بر جمعیت………………….43

جدول 4-1- مقادیر آزمایش شده ی آلفا و بتا…………………………………………………………………………………52

جدول 4-2- مقادیر آزمایش شده ی ضریب تبخیر………………………………………………………………………….56

جدول 5-1- مقادیر آنتروپی تصاویر مختلف …………………………………………………………………………………74

جدول 5-2- مقادیر آزمایش شده ی ضریب همبستگی…………………………………………………………………….77

جدول 5-3- مقایسه ی مقادیر آنتروپی و ضریب همبستگی با کارهای دیگران…………………………………….80

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                    شماره صفحه

شکل 1-1- الف) معماری سیستم رمزگذاری متقارن………………………………………………………………… 8

شکل 1-1- ب) معماری سیستم رمزگذاری نامتقارن………………………………………………………………… 9

شکل1-2- الف) معماری سیستم رمزگذاری بلوکی…………………………………………………………………. 10

شکل 1-2- ب) معماری سیستم رمزگذاری جریانی………………………………………………………………… 13

شکل 2-1- الف) معماری کلی از رمزنگاری کامل………………………………………………………………….. 19

شکل 2-1- ب) معماری کلی از رمز گشایی کامل………………………………………………………………….. 19

شکل 2-2- الف) جایگشت تصادفی پیکسل………………………………………………………………………… 20

شکل 2-2- ب) جایگشت تصادفی خطی……………………………………………………………………………. 21

شکل 2-3- نمونه ای از جایگشت تصاویر……………………………………………………………………………. 21

شکل 2-4- معماری کلی از یک نقشه آشوب………………………………………………………………………… 22

شکل 2-5- یک نقشه CAT……………………………………………………………………………………………… 23

شکل 2-6- یک نقشه baker…………………………………………………………………………………………….. 23

شکل 2-7- تصویر رمزنگاری شده توسط تعداد متفاوت از تکرار نقشه آشوب………………………………. 25

شکل 2-8- معماری الگوریتم انتشار-سردرگمی مبتنی بر آشوب………………………………………………… 26

شکل 2-9- نتایج تصویر رمزنگاری شده الگوریتم انتشار-سردرگمی……………………………………………. 27

شکل 2-10- معماری رمزنگاری و رمزگشایی DES جزئی………………………………………………………. 28

شکل 2-11- الف) معماری رمزنگاری جزئی ……………………………………………………………………….. 29

شکل 2-11- ب) معماری رمزگشایی جزئی…………………………………………………………………………. 29

شکل 2-12- الف) تقسیم بندی پارامتر………………………………………………………………………………… 30

شکل 2-12- ب) تقسیم بندی شی-پس زمینه……………………………………………………………………….. 31

شکل 2-12- پ) تقسیم بندی بلوکی………………………………………………………………………………….. 31

شکل 2-12- ت) تقسیم بندی لایه ای…………………………………………………………………………………. 32

شکل 2-13- معماری رمزنگاری سطح-بیتی………………………………………………………………………….. 33

شکل 2-14- رمزنگاری سطح-بیتی از تصاویر خام…………………………………………………………………. 33

شکل 2-15- رمزنگاری شئ از تصویر خام…………………………………………………………………………… 34

شکل 3-1- انواع روش های حل برای مسائل بهینه سازی………………………………………………………… 41

شکل 3-2- الف) الگوریتم های مبتنی بر یک جواب……………………………………………………………….. 42

شکل 3-2- ب) الگوریتم های مبتنی بر جمعیت…………………………………………………………………….. 42

شکل 3-3- توانایی یک کلونی از مورچه ها در یافتن کوتاهترین مسیر………………………………………… 45

شکل 3-4- ساخت مسیر توسط مورچه ها……………………………………………………………………………. 46

شکل 4-1- الف) حرکت مورچه ها در جهت عمودی…………………………………………………………….. 52

شکل 4-1- ب) حرکت مورچه ها در جهت افقی………………………………………………………………….. 53

شکل 4-2- طریقه ی ساخت ماتریس فرومون………………………………………………………………………. 54

شکل 4-3- الف) طریقه ی ساخت ماتریس هیوریستیک در جایگشت عمودی و جانشینی……………….. 55

شکل 4-3- ب) طریقه ی ساخت ماتریس هیوریستیک در جایگشت افقی……………………………………. 55

شکل 4-4- نمایش حرکت مورچه ها در جایگشت عمودی……………………………………………………… 58

شکل 4-5- شناسایی مسیر مینیمم و صفر نمودن سطرهای ماتریس فرومون………………………………….. 59

شکل 4-6- عملیات جایگشت عمودی………………………………………………………………………………… 61

شکل 4-7- عملیات جایگشت افقی……………………………………………………………………………………. 63

شکل 4-8- تصاویر جایگشت عمودی و افقی………………………………………………………………………. 64

شکل 4-9- عملیات جانشینی……………………………………………………………………………………………. 68

شکل 4-10- تصاویر رمزنگاری و رمزگشایی……………………………………………………………………….. 70

شکل 5-1- هیستوگرام تصویر اصلی و رمزشده……………………………………………………………………… 73

شکل 5-2- توزیع پیکسل های مجاور در تصویر اصلی و رمز شده…………………………………………….. 76

شکل 5-3- تصاویر رمزگشایی شده با کلیدهای صحیح و ناصحیح…………………………………………….. 80