Quaternion encryption methods for multimedia transmission, a survey of existing approaches

• Autorzy: Dzwonkowski M. , Rykaczewski R.

Identyfikatory

DOI

10.15199/59.2016.7.4

Warianty tytułu

PL

Metody szyfrowania kwaternionowego dla transmisji multimediów - przegląd istniejących rozwiązań

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper we review quaternion encryption methods for multimedia transmission. We explain their weak and strong properties as well as suggest possible modifications. Our main focus is an algorithm QFC presented in paper by Dzwonkowski et al. (2015). All encryption methods, presented in this paper, use special properties of quaternions to perform rotations of data sequences in 3D space. Each method uses a common key generation algorithm (to form an infinite key space), as well as a modular arithmetic for operations with quaternions. A computer-based analysis has been carried out for all encryption methods. The obtained results are discussed at the end of this paper.

PL

Artykuł jest poswięcony analizie znanych metod szyfrowania kwaternionowego dla zabezpieczania danych multimedialnych. Skupiono się na wyeksponowaniu ich słabych i silnych stron oraz zaproponowaniu możliwych modyfikacji. Tematem przewodnim artykułu jest analiza algorytmu QFC zaproponowanego przez autorów w pracy Dzwonkowski i in. (2015). Omawiane w tym artykule metody szyfrowania wykorzystują właściwości ciała kwaternionów do przeprowadzania rotacji wektorów danych w przestrzeni trójwymiarowej. Wszystkie metody wykorzystują ten sam algorytm generacji kluczy oraz arytmetykę modularną dla operacji kwaternionowych. Opisywane metody szyfrowania kwaternionowego zbadano za pomocą symulacji komputerowej, a otrzymane wyniki przeanalizowano pod kątem odporności na ataki kryptoanalityczne.

Słowa kluczowe

EN

cryptography; quaternion; multimedia; data encryption; security

PL

kryptografia; kwaternion; multimedia; szyfrowanie danych; bezpieczeństwo

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 7
• Strony: 668--671
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dzwonkowski M.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Electronics, Telecommunications and Informatics, Department of Teleinformation Networks

autor

Rykaczewski R.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Electronics, Telecommunications and Informatics, Department of Teleinformation Networks

Bibliografia

• [1] Nagase T., M. Komata, T. Araki. 2004. “Secure Signals Transmission Based on Quaternion Encryption Scheme". IEEE Advanced Inf. Netw. and Applications 2 : 35-38.
• [2] NagaseT., R. Koide, T. Araki, YHasegawa. 2004. ,,A new Quadripartite Public-Key Cryptosystem". International Symp. on Commun. and Inf. Technol. (ISCIT2004) : 74-79.
• [3] Nagase T., R. Koide, T. Araki, Y. Hasegawa. 2005. “Dispersion of Sequences for Generating a Robust Enciphering System". Transactions on Commun. and Inf. Technol. (ECTI-CIT2005) 1 (2): 9-14.
• [4] Dzwonkowski Mariusz, Roman Rykaczewski. 2012. ,,A New Quaternion Encryption Scheme for Image Transmission". ICT Young 2012 Conf. : 21-27.
• [5] Dzwonkowski Mariusz, Roman Rykaczewski. 2013. “Quaternion Encryption Method for Image and Video Transmission". Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne 8-9: 1216-1220.
• [6] Czaplewski Bartosz, Mariusz Dzwonkowski, Roman Rykaczewski. 2013. ..Digital Fingerprinting based on Quaternion Encryption for Image Transmission". Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne 8-9:792-798.
• [7] Czaplewski Bartosz, Mariusz Dzwonkowski, Roman Rykaczewski. 2014. “Digital fingerprinting for color images based on the quaternion encryption scheme". Pattern Recognition Letters 46: 11-19.
• [8] Dzwonkowski Mariusz, Roman Rykaczewski. 2014. ,,A Quaternion-based Modified Feistel Cipher for Multimedia Transmission". Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne 8-9: 1177-1181.
• [9] Dzwonkowski Mariusz, Roman Rykaczewski. 2015. ,,A new quaternion-based encryption method for DICOM images". IEEE Trans. Image Process. 24 (11): 4614-4622.
• [10] SastryV.U.K., K.A. Kumar. 2012.,,A Modified Feistel Cipher Involving Modular Arithmetic Addition and Modular Arithmetic Inverse of a Key Matrix". International Journal of Advanced Computer Science and Applications (IJACSA 2012) 3 (7) : 40-43.
• [11] Goldman R. 2011. “Understanding quaternions". Graphical Models 73 (2): 21-49.
• [12] Goldman R. 2009. An Integrated Introduction to Computer Graphics and Geometric Modeling. New York: CRC Press.
• [13] Zhang F. 1997. “Quaternion and Matrices of Quaternions". Linear Algebra and its Applications 251 : 21-57.
• [14] Eberly D. 2010. “Quaternion Algebra and Calculus". Geometric Tools : 1-10. Can be found at http://www.geometrictools.corrVDocumentation/Documentation.html
• [15] Corrales-Rodriganez C. 2012. “Rotations and Units in Quaternion Algebras". J. of Number Theory 132 (5): 888-895.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę