Geração e distribuição de chaves criptográficas simétricas através da sincronização intermitente de circuitos eletrônicos caóticos acoplados

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: FEITOZA, Ricardson Alexandre Pereira
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE
Texto Completo: http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/8589
Resumo: The present work proposes an innovative and secure symmetric cryptographic key generation and distribution concept. The concept is innovative because the keys are generated from the out-of-sync events of two chaotic coupled oscillators and, unlike traditional symmetric key encryption schemes, they do not need to be previously shared between the transmitter and the receiver. It is safe because the generated key meets the four requirements of the one-time pad, which makes it unbreakable. It has been shown numerically and experimentally that once chaotic synchronization between the transmitter and receiver is achieved, the same random cryptographic key can be generated by sampling the signal from the desynchronization events that occur between the master oscillator and its auxiliary, on the transmitter side. , and between the slave oscillator and its auxiliary, on the receiver side. The proof of concept was carried out using the Gauthier-Bienfang chaotic oscillator as a platform, but it could have been implemented on optoelectronic or photonic platforms. As the main interest was to prove the validity of the concept, it was decided to use the Gauthier-Bienfang chaotic oscillator solely and exclusively because it is an electronic circuit with simple mathematical modeling, easy construction and mainly low cost. The key generation method from chaotic signals is flexible and can be made as robust as you like. Although the method used here was quite simple, it proved effective when subjected to the statistical tests of the National Institute of Standards and Technology (NIST) protocol suite. The results achieved in NIST tests make clear the randomness of keys, which is fundamental for any cryptographic system. In view of the above, the system proposed in the present work presents itself as an excellent alternative to classical cryptography and quantum cryptography in terms of guaranteeing information security for people, institutions and governments on the Internet.
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spelling MARTINS, Weliton SoaresOLIVEIRA, Rafael Alves deMATIAS, Fernanda SelingardiSILVA, Italo Roger Ferreira Moreno Pinheiro dahttp://lattes.cnpq.br/4371111696550250FEITOZA, Ricardson Alexandre Pereira2022-04-29T14:24:57Z2022-02-23FEITOZA, Ricardson Alexandre Pereira. Geração e distribuição de chaves criptográficas simétricas através da sincronização intermitente de circuitos eletrônicos caóticos acoplados. 2022. 75 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Física) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Cabo de Santo Agostinho.http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/8589The present work proposes an innovative and secure symmetric cryptographic key generation and distribution concept. The concept is innovative because the keys are generated from the out-of-sync events of two chaotic coupled oscillators and, unlike traditional symmetric key encryption schemes, they do not need to be previously shared between the transmitter and the receiver. It is safe because the generated key meets the four requirements of the one-time pad, which makes it unbreakable. It has been shown numerically and experimentally that once chaotic synchronization between the transmitter and receiver is achieved, the same random cryptographic key can be generated by sampling the signal from the desynchronization events that occur between the master oscillator and its auxiliary, on the transmitter side. , and between the slave oscillator and its auxiliary, on the receiver side. The proof of concept was carried out using the Gauthier-Bienfang chaotic oscillator as a platform, but it could have been implemented on optoelectronic or photonic platforms. As the main interest was to prove the validity of the concept, it was decided to use the Gauthier-Bienfang chaotic oscillator solely and exclusively because it is an electronic circuit with simple mathematical modeling, easy construction and mainly low cost. The key generation method from chaotic signals is flexible and can be made as robust as you like. Although the method used here was quite simple, it proved effective when subjected to the statistical tests of the National Institute of Standards and Technology (NIST) protocol suite. The results achieved in NIST tests make clear the randomness of keys, which is fundamental for any cryptographic system. In view of the above, the system proposed in the present work presents itself as an excellent alternative to classical cryptography and quantum cryptography in terms of guaranteeing information security for people, institutions and governments on the Internet.O presente trabalho propõe um conceito de geração e distribuição de chaves criptográficas simétricas inovador e seguro. O conceito é inovador porque as chaves são geradas a partir dos eventos de perda de sincronia de dois osciladores caóticos acoplados e, diferentemente dos esquemas de criptografia de chaves simétricas tradicionais, não necessitam serem compartilhadas previamente entre o transmissor e o receptor. É seguro porque a chave gerada atende aos quatro requisitos do one-time pad, o que a torna inquebrável. Foi demonstrado numérica e experimentalmente que, uma vez alcançada a sincronização caótica entre o transmissor e o receptor, a mesma chave criptográfica aleatória pode ser gerada por amostragem do sinal dos eventos de dessincronização que ocorre entre o oscilador mestre e seu auxiliar, no lado do transmissor, e entre o oscilador escravo e seu auxiliar, no lado do receptor. A prova de conceito foi realizada utilizando como plataforma o oscilador caótico de Gauthier-Bienfang, mas poderia ter sido implementada em plataformas optoeletrônicas ou fotônicas. Como o maior interesse era provar a validade do conceito, optou-se por utilizar o oscilador caótico de Gauthier-Bienfang única e exclusivamente por ser um circuito eletrônico de modelagem matemática simples, fácil construção e principalmente baixo custo. O método de geração de chave a partir dos sinais caóticos é flexível e pode ser tornado tão robusto quanto se queira. Embora o método utilizado aqui tenha sido bastante simples, ele se mostrou eficaz quando submetido aos testes estatísticos da suíte de protocolo do National Institute of Standards and Technology (NIST). Os resultados alcançados nos testes do NIST deixam claro a aleatoriedade das chaves, o que é fundamental para qualquer sistema criptográfico. Face ao exposto, o sistema proposto no presente trabalho se apresenta como uma excelente alternativa à criptografia clássica e à criptografia quântica no tocante a garantir segurança da informação de pessoas, instituições e governos na Internet.Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2022-04-29T14:24:57Z No. of bitstreams: 1 Ricardson Alexandre Pereira Feitosa.pdf: 4884061 bytes, checksum: 70d9e56b631d567bc7145c35d37f6a52 (MD5)Made available in DSpace on 2022-04-29T14:24:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ricardson Alexandre Pereira Feitosa.pdf: 4884061 bytes, checksum: 70d9e56b631d567bc7145c35d37f6a52 (MD5) Previous issue date: 2022-02-23application/pdfporUniversidade Federal Rural de PernambucoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia FísicaUFRPEBrasilUnidade Acadêmica do Cabo de Santo AgostinhoCriptografiaChave criptográficaSincronizaçãoCircuito caótico sincronizadoENGENHARIASGeração e distribuição de chaves criptográficas simétricas através da sincronização intermitente de circuitos eletrônicos caóticos acopladosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis-761962378915184685860060060014368776284275036114518971056484826825info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPEinstname:Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE)instacron:UFRPEORIGINALRicardson Alexandre Pereira Feitosa.pdfRicardson Alexandre Pereira Feitosa.pdfapplication/pdf4884061http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/bitstream/tede2/8589/2/Ricardson+Alexandre+Pereira+Feitosa.pdf70d9e56b631d567bc7145c35d37f6a52MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82165http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/bitstream/tede2/8589/1/license.txtbd3efa91386c1718a7f26a329fdcb468MD51tede2/85892022-04-29 11:24:58.004oai:tede2: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede/PUBhttp://www.tede2.ufrpe.br:8080/oai/requestbdtd@ufrpe.br ||bdtd@ufrpe.bropendoar:2022-04-29T14:24:58Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE - Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE)false
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