Разное

Буквы зашифрованные в картинках: Слова зашифрованные в картинках

Содержание

14 шифров для квеста.

Моих воспоминаний с детских лет + воображения хватило ровно на один квест: десяток заданий, которые не дублируются.
Но детям забава понравилась, они просили еще квесты и пришлось лезть в инет.
В этой статье не будет описания сценария, легенд, оформления. Но будет 13 шифров, чтобы закодировать задания к квесту.


Шифр №1. Картинка

Рисунок или фото, которое напрямую указывает место, где спрятана следующая подсказка, или намек на него: веник +розетка = пылесос
Усложнение: сделайте паззл, разрезав фото на несколько частей.

Шифр 2. Чехарда.

Поменяйте в слове буквы местами: ДИВАН = НИДАВ


Шифр 3. Греческий алфавит.

Закодируйте послание буквами греческого алфавита, а детям выдайте ключ:

Шифр 4. Наоборот.

Пишете задание задом наперед:

  • каждое слово:
    Етищи далк доп йонсос
  • или все предложение, или даже абзац:
    етсем морком момас в – акзаксдоп яащюуделС. итуп монрев ан ыВ

Шифр 5. Зеркально.

Чтобы прочитать текст – к нему нужно приставить зеркало. (чтобы написать, мне тоже зеркало нужно 🙂 иначе трудно сообразить, какую букву куда завернуть)

(когда я делала квест своим детям, то в самом начале выдала им “волшебный мешочек”: там был ключ к “греческому алфавиту”, зеркало, “окошки”, ручки и листы бумаги, и еще всякая ненужная всячина для запутывания. Находя очередную загадку, они должны были сами сообразить, что из мешочка поможет найти отгадку)

Шифр 6. Ребус.

Слово кодируется в картинках:





Шифр 7. Следующая буква.

Пишем слово, заменяя все буквы в нем на следующие по алфавиту (тогда Я заменяется на А , по кругу). Или предыдущие, или следующие через 5 букв :).

ШКАФ = ЩЛБХ

Шифр 8. Классика в помощь.

Берем книгу, в ней страницу. Далее каждая буква в слове-загадке кодируется как № строки № буквы в строке. 

Здесь есть где разгуляться и для продвинутых квестеров можно дополнительно зашифровать название книги.

Я брала стихотворение (и говорила детям, какое именно) и шифр из 2х цифр: № строки № буквы в строке.

Пример:

Пушкин “Зимний вечер”

Буря мглою небо кроет,
Вихри снежные крутя;
То, как зверь, она завоет,
То заплачет, как дитя,
То по кровле обветшалой
Вдруг соломой зашумит,
То, как путник запоздалый,
К нам в окошко застучит.

21 44 36 32 82      82 44      33 12 23 82 28

прочитали, где подсказка? 🙂

Шифр 9. Темница.

В решетку 3х3 вписываете буквы:

Тогда слово ОКНО шифруется так:

Шифр 10. Лабиринт.

В оригинале (подсмотрено здесь ) веревка натягивалась между деревьев. Отлично подходит также турник (опробовано), шведская стенка и даже ножки стола. 

Моим детям такой шифр пришелся по душе, он непохож на остальные, потому что не столько для мозгов, сколько на внимание.

Итак: 

на длинную нитку/веревку цепляете буквы по порядку, как они идут в слове. Затем веревку растягиваете , закручиваете и всячески запутываете между опорами (деревьями, ножками итд). Пройдя по нитке, как по лабиринту, от 1й буквы до последней, дети узнают слово-подсказку.

А представьте, если обмотать таким образом одного из взрослых гостей!
Дети читают – Следующая подсказка на дяде Васе.
И бегут ощупывать дядю Васю. Эх, если он еще и щекотки боится, то весело будет всем!


Шифр 11. Невидимые чернила.

Восковой свечкой пишете слово. Если закрасить лист акварелью, то его можно будет прочитать. 
(есть и другие невидимые чернила.. молоко, лимон, еще что-то.. Но у меня в доме оказалась только свечка :)) 


Шифр 12. Белиберда.

Гласные буквы остаются без изменений, а согласные меняются , согласно ключу.
например:
ОВЕКЬ ЩОМОЗКО
читается как – ОЧЕНЬ ХОЛОДНО, если знать ключ:
Д  Л  Х   Н  Ч
З  М  Щ  К  В


Шифр 13. Окошки.

Детям понравилось неимоверно! Они потом этими окошками весь день друг другу послания шифровали.
Итак: на одном листе вырезаем окошки, столько, сколько букв в слове. Это трафарет, его прикладываем к чистому листу и “в окошках” пишем слово-подсказку. Затем трафарет убираем и на оставшемся чистом месте листа пишем много разных других ненужных букв. Прочитать шифр можно, если приложить трафарет с окошками.
Дети сначала впали в ступор, когда нашли лист, испещренный буквами. Потом крутили туда-сюда трафарет, его же нужно еще правильной стороной приложить!


Шифр 14. Карта, Билли!

Нарисуйте карту и отметьте (Х) место с кладом. 
Когда я делала своим квест первый раз, то решила что карта – это им очень просто, поэтому нужно ее сделать загадочней (потом выяснилось, что детям хватило бы и просто карты, чтобы запутаться и бежать в противоположном направлении)… 


Это схема нашей улицы. Подсказки здесь – номера домов (чтоб понять, что это вообще наша улица) и хаски. Такая собака живет у соседа напротив.
Дети не сразу узнали местность, задавали мне наводящие вопросы..
Тогда в квесте участвовало 14 детей, поэтому я их обьединила в 3 команды. У них было 3 варианта этой карты и на каждом помечено свое место. В итоге, каждая команда нашла по одному слову: 
“ПОКАЖИТЕ”   “СКАЗКУ”   “РЕПКА”
Это было следующее задание :). После него остались уморительные фото!
На 9ти летие сына не было времени выдумывать квест и я его купила на сайте MasterFuns.. На свой страх и риск, потому что описание там не очень.
Но нам с детьми понравилось , потому что:
  1. недорого (аналог где-то 4х долларов за комплект)
  2. быстро (заплатила – скачала-распечатала – на все про все минут 15-20)
  3. заданий много, с запасом. Ихотя мне не все загадки понравились, но там было из чего выбрать, и можно было вписать свое задание
  4. все оформлено в одном , монстерском, стиле и это придает празднику эффект. Помимо самих заданий к квесту, в комплект входят: открытка, флажки, украшения для стола, приглашения гостям. И все -в монстрах ! 🙂
  5. помимо 9ти летнего именинника и его друзей, у меня есть еще 5тилетняя дочка. Задания ей не по силам, но для нее и подружки тоже нашлось развлечение – 2 игры с монстрами, которые тоже были в наборе. Фух, в итоге – все довольны!


Как взламывают простые шифры или кое-что о частотном анализе текста

Многие шифры, не отличающиеся сложным алгоритмом, могут быть расшифрованы специалистами и без наличия ключа, для этого существуют некоторые специальные методы, называемые методами криптоанализа. Один из таких способов — это частотный анализ.

Частотный анализ предполагает, что каждая буква алфавита того или иного языка в довольно длинном тексте встречается с определенной частотой, к примеру, для русского языка известно, что буквы «О», «П», «Р» встречаются очень часто, а вот «Й», «Ъ» — редко. Как же работает данный метод? К примеру, имеется зашифрованный текст, полученный методом какой-либо перестановки букв по определенному алгоритму, и аналитикам требуется его расшифровать. Для этого берется открытый текст, желательно довольно длинный, затем подсчитывается в нем частота каждой буквы, причем, чем больше будет текст, тем точнее получится расшифровка.

Следующий шаг – то же самое проделывается с зашифрованным текстом, подсчитывается частота каждого символа. Собственно говоря, весь процесс расшифровки сводится к тому, что сопоставляются частоты двух текстов. Например, в открытом тексте буква «О» встречается с частотой 33%, то есть от общего количества букв текста, буква «О» составляет 33%, а в зашифрованном тексте с частотой 33% встречается буква «П», значит, с большей вероятностью под буквой «П» подразумевается «О».

Диаграмма частот букв русского языка

Стоит отметить, что, чем больше будут оба текста, тем точнее получится расшифровка текста. Однако, нельзя сказать, что это эффективный метод – существует множество таблиц распределения частот, но ни одна из них не является самой точной – в зависимости от стиля текста будет своя частотная диаграмма.

Имеется ли возможность использовать обыкновенные шифры, но не опасаться, что зашифрованное сообщение будет рассекречено? Да, можно, частотный анализ можно обмануть, причем довольно просто. Для этого используются шифры-омофоны, где одной букве исходного текста соответствует целый набор букв шифра. Количество символов в этом наборе равно частоте исходной буквы, при шифровании необходимо просто выбрать один символ из набора. Этот простой метод сведет пользу частотного анализа к нулю.

Кстати, некоторые методы частотного криптоанализа основываются не только на подсчете букв, но и буквосочетаний. Например, «ся» в русском языке встречается гораздо чаще, чем «ац», а «оь» вообще не встречается.

Шифрование данных на Mac при помощи FileVault

FileVault можно использовать для шифрования информации на Вашем Mac. FileVault шифрует данные на Вашем загрузочном томе, так что неавторизованные пользователи не могут получить доступ к Вашей информации. См. раздел Как работает шифрование FileVault?

Примечание. На iMac Pro и других моделях Mac с чипом Apple T2 Security Chip данные на диске шифруются автоматически. Однако включение FileVault обеспечивает дополнительную защиту, поскольку для дешифрования данных требуется ввести пароль для входа в систему.

Для настройки FileVault необходимо быть администратором. При включении FileVault Вам необходимо выбрать, как Вы хотите разблокировать загрузочный диск, если забудете пароль:

  • Учетная запись и пароль iCloud. Этот вариант удобно использовать, если Вы пользуетесь учетной записью iCloud или собираетесь ее завести, потому что Вам не понадобится отслеживать отдельный ключ восстановления.

  • Ключ восстановления. Ключ — это автоматически созданная строка из букв и цифр. Сохраните его копию в любом месте, кроме зашифрованного загрузочного тома. Если Вы записываете ключ на бумагу, скопируйте все буквы и цифры в точности так, как они показаны. Сохраните запись в надежном месте, которое Вы не забудете. Не рекомендуется хранить ключ восстановления рядом с компьютером Mac, где его могут обнаружить другие пользователи. Если Ваш Mac принадлежит предприятию или школе, они также могут настроить ключ восстановления для разблокирования компьютера.

    ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Не забывайте ключ для восстановления. Если Вы включили FileVault, а затем забыли пароль входа и ключ восстановления и не можете сбросить пароль входа, Вы не сможете войти в систему, а данные будут потеряны безвозвратно.

Шифрование FileVault нельзя использовать с некоторыми конфигурациями массивов дисков, например с RAID-массивами.

Важно! Если Вы включили FileVault и процесс шифрования уже начался, Вы не сможете отключить FileVault до тех пор, пока шифрование не будет завершено. Шифрование может длиться долгое время в зависимости от объема данных на компьютере, при этом компьютером можно будет пользоваться как обычно. После завершения шифрования FileVault можно выключить. На iMac Pro и других моделях Mac с чипом T2 данные на диске уже зашифрованы, поэтому включение FileVault займет меньше времени.

Примечание. При обнаружении проблемы, которая может помешать завершить шифрование, Mac отобразит уведомление о том, что шифрование приостановлено. Например, если ноутбук Mac не подключен к сети, шифрование может быть приостановлено до тех пор, пока не будет подключено питание.

5 интересных систем шифрования. Разгадайте секретные слова | Конкурсы и тесты

В этот день свой профессиональный праздник отмечает Криптографическая служба России.

«Криптография» с древнегреческого означает «тайнопись».

Как раньше прятали слова?

Своеобразный метод передачи тайного письма существовал во времена правления династии египетских фараонов:

выбирали раба. Брили его голову наголо и наносили на неё текст сообщения водостойкой растительной краской. Когда волосы отрастали, его отправляли к адресату.

Шифр — это какая-либо система преобразования текста с секретом (ключом) для обеспечения секретности передаваемой информации.

АиФ.ru сделал подборку интересных фактов из истории шифрования.

Все тайнописи имеют системы

1. Акростих — осмысленный текст (слово, словосочетание или предложение), сложенный из начальных букв каждой строки стихотворения.

Вот, например, стихотворение-загадка с разгадкой в первых буквах:

Довольно именем известна я своим;
Равно клянётся плут и непорочный им,
Утехой в бедствиях всего бываю боле,
Жизнь сладостней при мне и в самой лучшей доле.
Блаженству чистых душ могу служить одна,
А меж злодеями — не быть я создана.
                                               Юрий Нелединский-Мелецкий
Сергей Есенин, Анна Ахматова, Валентин Загорянский часто пользовались акростихами.

2. Литорея — род шифрованного письма, употреблявшегося в древнерусской рукописной литературе. Бывает простая и мудрая. Простую называют тарабарской грамотой, она заключается в следующем: поставив согласные буквы в два ряда в порядке:

употребляют в письме верхние буквы вместо нижних и наоборот, причём гласные остаются без перемены; так, например, токепот = котёнок и т. п.

Мудрая литорея предполагает более сложные правила подстановки.

3. «ROT1» — шифр для детишек?

Возможно, в детстве вы тоже его использовали. Ключ к шифру очень прост: каждая буква алфавита заменяется на последующую букву.

А заменяется на Б, Б заменяется на В и так далее. «ROT1» буквально означает «вращать на 1 букву вперёд по алфавиту». Фраза «Я люблю борщ» превратится в секретную фразу «А мявмя впсъ». Этот шифр предназначен для развлечения, его легко понять и расшифровать, даже если ключ используется в обратном направлении.

4. От перестановки слагаемых…

Во время Первой мировой войны конфиденциальные сообщения отправляли с помощью так называемых перестановочных шрифтов. В них буквы переставляются с использованием некоторых заданных правил или ключей.

Например, слова могут быть записаны в обратном направлении, так что фраза «мама мыла раму» превращается во фразу «амам алым умар». Другой перестановочный ключ заключается в перестановке каждой пары букв, так что предыдущее сообщение становится «ам ам ым ал ар ум».

Возможно, покажется, что сложные правила перестановки могут сделать эти шифры очень трудными. Однако многие зашифрованные сообщения могут быть расшифрованы с использованием анаграмм или современных компьютерных алгоритмов.

Диск с шифром Цезаря. Фото: mr.santak/commons.wikimedia.org

5. Сдвижной шифр Цезаря

Он состоит из 33 различных шифров, по одному на каждую букву алфавита (количество шифров меняется в зависимости от алфавита используемого языка). Человек должен был знать, какой шифр Юлия Цезаря использовать для того, чтобы расшифровать сообщение. Например, если используется шифр Ё, то А становится Ё, Б становится Ж, В становится З и так далее по алфавиту. Если используется шифр Ю, то А становится Ю, Б становится Я, В становится А и так далее. Данный алгоритм является основой для многих более сложных шифров, но сам по себе не обеспечивает надёжную защиту тайны сообщений, поскольку проверка 33-х различных ключей шифра займёт относительно небольшое время.

Никто не смог. Попробуйте вы

Зашифрованные публичные послания дразнят нас своей интригой. Некоторые из них до сих пор остаются неразгаданными. Вот они:

Манускрипт Войнича. «Ботанический» раздел содержит изображения растений. Фото:commons.wikimedia.org

Манускрипт Войнича

Это 240-страничная книга, написанная на абсолютно неизвестном языке с цветными рисунками и странными диаграммами, изображениями невероятных событий и растений, которые не похожи ни на один известный вид.

Криптос у штаба ЦРУ в Лэнгли, штат Вирджиния. Фото: Jim Sanborn/commons.wikimedia.org

Криптос. Скульптура, созданная художником Джимом Санборном, которая расположена перед штаб-квартирой Центрального разведывательного управления в Лэнгли, Вирджиния. Скульптура содержит в себе четыре шифровки, вскрыть код четвёртой не удаётся до сих пор. В 2010 году было раскрыто, что символы 64-69 NYPVTT в четвёртой части означают слово БЕРЛИН.

Криптограмма № 1 — местонахождение тайника. Фото: commons.wikimedia.org

Шифр Бэйла — это комплект из трёх шифровок, которые, предположительно, раскрывают местонахождение одного из величайших захороненных сокровищ в американской истории: многих тысяч фунтов золота, серебра и драгоценных камней.

Теперь, когда вы прочитали статью, то наверняка сможете разгадать три простых шифра.

Свои варианты оставляйте в комментариях к этой статье. Ответ появится в 13:00 13 мая 2014 года.

Ответ:

1) Блюдечко

2) Слоненку все надоело

3) Хорошая погода

Смотрите также:

Цветовое кодирование / Хабр

Мне всегда была интересна наука криптография. Еще в раннем возрасте я любил журналы для детей, в которых был дан русский алфавит, в котором под каждой буквой был ее зашифрованный вид, и после этого нужно было отгадать некий зашифрованный текст, используя этот алфавит. Какую радость приносили мне такие головоломки, я думаю, многие из вас их до сих пор помнят.

В этой статье я не буду описывать известные методы шифрования информации. Тут мы поговорим о цвете!

Основные методы шифрования, которые известны мне в основном используют, так сказать алгоритм замены символов. Признаюсь честно, прежде чем писать эту статью, я не углублялся в криптографию и знаю о ней очень немного. Так что все, что здесь будет написано – это собственные методы, предложения и мысли.

Я считаю, что палитра цветов предоставляет криптографии очень большие возможности. Приступим же к рассмотрению различных методов шифрования цветом которые пришли мне в голову. Возможно, некоторые из них уже существуют и применяются, но повторю еще раз я мало гуглил…

Начнем с примитивного. Для начала возьмем всего два цвета, черный и белый. Русский алфавит состоит из 33 букв, таким образом, нарисуем поле, состоящее из 33 квадратов, и поделим его на 3 строки по 11 квадратов.

Порядковый номер буквы в алфавите будет соответствовать номеру квадрата в этом рисунке, но это еще не все. Давайте попробуем написать фразу «Привет хабр». Ниже будут приведены алфавитные номера каждой буквы этой фразы.

П – 17; Р – 18; И – 10; В – 3; Е – 6; Т – 20; Х – 23; А – 1; Б – 2; Р – 18.

Начинаем закрашивать квадраты, соответствующие номерам букв в черный цвет:
Буквы П, Р, показаны ниже:

У нас на очереди буква И порядковый номер которой – 10. Но если мы закрасим 10 клетку нашей таблицы то она потеряет смысл, так как мы читаем слова начиная с первой буквы, а если 10 клетка будет закрашена то первая буква нашего слова получится И. Тогда, Дублируем нашу таблицу с 33 квадратами еще раз и отмечаем букву и уже в новой таблице:

Буква В идет под номером – 3, это меньше 10 соответственно нам понадобиться опять новая таблица из 33 квадратов. Я не буду продолжать описывать каждую букву, а приведу всю фразу целиком. В одной таблице зашифрованная фраза, во второй обозначены порядковый номер и буква.

Существует множество вариантов разгадки зашифрованной информации. Допустим, в предложениях русского языка наиболее встречающиеся буквы – это А, Е, И, О, Т, В, С, Л, Ы, Я. Таким шифры с заменой на знаки или другие символы, довольно быстро отгадываются. А такая таблица черно – белых квадратов, введет человека в ступор.

И я думаю, что это еще самый элементарный вид шифрования информации. Давайте попробуем его усложнить.

А что если уменьшить размер квадратов до 1px и убрать обводку квадратов? Тогда получится картина чем-то напоминающая QR-код.

Не хотите ли еще раз усложнить алгоритм? Можно вращать наш квадрат на 90 градусов и получить совершенно разное его представление, что еще более введет в заблуждение людей пытающихся разгадать его.

На этом мы остановимся, но не закончим. В выше прописном алгоритме применялись только два цвета черный и белый, а как же все остальные? Они нам дают еще больше возможностей.

Надеюсь, мы еще помним, что в русском языке 33 буквы? Вспомним еще немного элементарных вещей, которые нам понадобятся. 10 букв русского алфавита гласные – это: а, о, у, ы, э, я, е, ё, ю, и. Согласных букв – 21 – это: б, в, г, д, й, ж, з, к, л, м, н, п, р, с, т, ф, х, ц, ч, ш, щ. И две буквы без звуков: ь, ъ.

Для обозначения цветов давайте возьмем 7 цветов радуги. «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан» — ну как же без этого?

Разделим гласные буквы на две половины по 5 букв. Согласные на три половины по 7 букв. И расставим цвета соответствующим буквам.

  • Красный цвет — а, о, у, ы, э.
  • Оранжевый цвет — я, е, ё, ю, и.
  • Желтый цвет – б, в, г, д, й, ж, з.
  • Зеленый цвет – к, л, м, н, п, р, с.
  • Голубой цвет – т, ф, х, ц, ч, ш, щ.
  • Синий цвет — ь, ъ.
  • Фиолетовый цвет – давайте заполним им пустые области. Или его можно оставить для знаков препинания.

Возьмем туже самую таблицу из 33 трех клеток разделенную на 11 строк. И будем закрашивать клетки по такому же методу описанному выше. Напишем фразу «Привет хабр».

Таким образом, все наши черно-белые клетки стали цветными. Что позволяют нам делать эти цвета?

Как я писал выше, цветом мы можем намного усложнить шифрование информации. А задумайтесь, сколько оттенков имеют цвета? И при повторе буквы мы можем присваивать ей совершенно другой оттенок. Все зависит только от вашего воображения и познания.

Как еще можно использовать цвета при шифровании? Хм… Да способов множество. Возьмем, к примеру, цветовые круги. Для тех, кто не знает: Цветовой круг – это инструмент, помогающий, подобрать наиболее приятные и гармонирующее между собой цвета. В основном используется и упрощает работу дизайнерам.

Такие цветовые круги вы сможете найти в интернете, или например они есть в программе CorelDRAW.

Допустим, возьмем такой круг в интернете:

И к примеру при повторе буквы во фразе или в предложении будем вращать ползунки этого круга на определенное количество градусов. Или ставить главный ползунок на место его товарища, что даст нам совершенно новые цвета.

Мне кажется, что при определенных методах шифрования цветом, мы сможем получить настоящие произведения искусства несущие в себе тайные послания и зашифрованную информацию.

Повторюсь, что вариантов может быть множество. Вопросом остается только одно и самое главное. Возможно, ли будет создать алгоритм обратной шифровки вашего зашифрованного послания и будет ли он прост в исполнении?

Если правила данного сайта позволяют делать следующее, то можете отправлять различные варианты шифрования информации, придуманные Вами, мне на почту: [email protected] И если накопится большое количество интересных вариантов, то я напишу еще одну статью с различными методами представления информации в виде шифра. Для того что бы облегчить мою работу укажите пожалуйста в письме тему «Собственные методы шифрования», и конечно же автора статьи, Вы же хотите что бы о Вас многие услышали?

Да будут Ваши комментарии мне судьей.

правила, советы, рекомендации. Как разгадывать ребусы с буквами

Если вам нечем заниматься долгими зимними вечерами , а телевизор и компьютер уже надоели, то начните разгадываться ребусы, ведь это не только интересно, но и полезно для тренировки мозга. Но вначале изучите и запомните правила для разгадывания.

Всего существует 16 приемов для составления ребусов, но главных правил всего два. Во-первых, перед тем, как разгадать ребус, помните, все слова, которые в нем зашифрованы, употребляются только в именительном падеже. Во-вторых, картинка может иметь несколько названий, то есть, если нарисована курица, то можно прочитать ее как птица, а ногу как лапа, поэтому во время разгадывания не забывайте о синонимах, а также общих и частных значениях.

Теперь рассмотрим основные 16 приемов, которые используют при составлении ребуса.

  • Запятые – один из самых распространенных приемов. Если она стоит перед словом, то нужно убрать буквы в начале, а если в перевернутом виде после картинки или букв, то последние. Сколько запятых, столько букв и нужно убирать. Например, если перед словом «машина» стоят две запятые, то убираем «МА» и получается слово «ШИНА».
  • Зачеркнутые буквы, которые располагаются рядом с ребусом или наверху, означают, что их нужно найти в слове и убрать. Если буквы повторяются, то вычеркнуть надо все.
  • Зачеркнутые цифры говорят о том, что нужно посчитать буквы в слове и вычеркнуть, которые по счету совпадают с цифрой. Например, над словом ПАЛАЧ стоит зачеркнутая цифра 2, убираем первую А, получается ПЛАЧ.
  • Если цифры не зачеркнуты, то возьмите из слова буквы по счету и составьте из них слово.
  • Знак «=» говорит, что нужно поменять букву в слове, которая стоит перед этим знаком на располагающуюся после него. Тоже самое обозначает и стрелка, которая находится между двумя буквами.
  • Если знак «=» перечеркнут, то между буквами поставьте «НЕ». Перед тем, как разгадать ребусы с таким символом, знайте, что на рисунке буквы располагаются в произвольном порядке, их можно переставлять.
  • Стрелка над словом, идущая от одной цифры к другой – буквы, которые по счету соответствуют указанным числам, поменять местами.
  • Слово вверх ногами – читайте его не слева направо, а наоборот.
  • Знак «+» – предлог К, но этого недостаточно, так как слоги часто перепутаны, придется подбирать подходящие по смыслу.
  • Две буквы – добавьте предлог «ПЕРЕД» или «ЗА», составьте слово.
  • Интересные комбинации, в которых из нескольких маленьких букв составляется одна большая. Тогда при составлении слова нужно добавить предлог «ИЗ». Например, из букв А составлена большая Б, добавляем ИЗ, получается ИЗБА.
  • Если вы не знаете, как разгадать ребус с буквами, которые располагаются на одной большой, то поставьте «ПО». Например, на К много маленьких А, добавляем ПО, получается ПОКА.
  • Если буква расположена под или над словом, то при разгадывании добавляется предлог «НАД» или «ПОД».
  • Иногда можно встретить ребусы, в которых используется нотный стан и ноты. В этом случае поможет только знание азов музыки, то есть нужно отгадать, на какой четверти располагается нота. Это может быть «до», «ре», «ми» и т.д.
  • Дробь используется как предлог «НА», если в знаменатели 2, то для разгадывания понадобится только половина слова.
  • Если в конце ребуса располагается стрелка, указывающая на начало, то после проведения всех манипуляций прочитайте слово наоборот.
Кто-то играет по вечерам в нарды, кто-то выбирает на сегодняшний день традиционные развлечения: компьютер, телевизор. Но существуют и очень – ребусы. Если знать все правила, то они превратятся из непонятных комбинаций во вполне осознанные сочетания, для разгадывания которых придется приложить немало усилий.

Ребус – это загадка, в которой загаданное слово или фраза изображаются в виде комбинации рисунков, символов (букв, цифр, знаков препинания), других знаков. Для разгадки ребусов необходимо знать приёмы их составления. Вот наиболее распространённые из них:

1. Использование приёма: часть искомого слова – картинка.

Ребус состоит из двух картинок, которые можно назвать как БАНК и РОТ . Искомое слово: БАНКРОТ .

2. Использование приёма: часть искомого слова – буква (или буквосочетание).

Ребус состоит из буквосочетания ДУ и картинки РАК . Вместе получается: ДУРАК .

Использование приёма: часть искомого слова – цифра.

Этот ребус читается как Р, ОДИН, А , а вместе получается: РОДИНА .

4. Использование приёма перестановки букв.

На картинке изображена РАКЕТА . Первую и третью букву её названия нужно переставить. Получается: КАРЕТА .

5. Использование приёма пропуска букв.

Пропущенная буква обозначается запятой. Она может стоять перед картинкой или за ней. В приведённом примере запятая стоит за картинкой СТОЛ , пропускаем последнюю букву , получаем: СТО .

Если запятых несколько, то и пропущенных букв – тоже несколько, например: БОЧКА .

6. Использование приёма замены букв.

Замена буквы обозначается символом “=” , например, в слове РОЗА нужно заменить букву Р на К . Получается: КОЗА .

7. Использование предлогов “в”, “за”, “на”, “над”, “под”, “из” и др.
Это один из самых сложных приёмов, особенно когда он комбинируются с другими. Некоторые примеры:

Искомые слова: ВОЗ, ЗАЯЦ, НАРОД .

1. Названия всех предметов, изображенных в ребусе, читаются только в именительном падеже. Возможно, что необходимый предмет на рисунке указан стрелкой.

2. Довольно часто предмет, изображенный в ребусе, может иметь не один, а два или больше названий. Также может иметь одно общее и одно конкретное значение, например, «авто» и «машина», «цветок» и «растение». Выбирать необходимо подходящее по смыслу.

3. В ребусе часто вы можете увидеть запятые. Если запятая стоит слева от рисунка и перевернута, то это значит, что от названия предмета на рисунке необходимо отбросить первую букву, если справа от рисунка – тогда последнюю. Сколько запятых стоит, столько букв и нужно отбрасывать.

Например, нарисовано «сорока», а необходимо читать только «сорок».

4. Если предметы или буквы изображены один в другом, то их названия читаются с прибавлением союза «в».


5. Если за какой-то буквой или предметом находится другая буква или предмет, то читать необходимо с прибавлением союзов «за» или «перед».


6. Если один предмет или буква изображены под другой, то читать необходимо с прибавлением слов «на», «над», «под». Требуемый вариант подбирается по смыслу. В ребусе такое сочетание может быть изображено как с горизонтальной линией, так и без нее.


Например: «под-с-ол» или «над-ол-с», или «с-над-ол», или «ол-под-с»

7. Если по какой-нибудь букве написана другая, то читают с прибавлением предлога «по».


Например: «по-р-т» или «т-по-р»

8. Если одна буква лежит возле другой, присоединена к ней, наклонена на неё, то читают с прибавлением предлога «у».


Например: «и-у-ч» или «у-ч-и»:

9. Если в ребусе изображение предмета перевернуто вверх ногами, то его название читают с конца. Предмет могут и не переворачивать, но нарисовать стрелку справа налево.


10. Если под изображенным предметом стоит перечеркнутая буква, то это означает, что эту букву при расшифровке не используют. Букву могут заменить цифрой, обозначающей порядковый номер буквы в слове. Если необходимо вычеркнуть из расшифрованного слова несколько букв, то тогда будет указано несколько перечеркнутых букв или цифр (порядковых номеров букв). Если буквы идут подряд друг за другом, то может быть указан диапазон.


Приведен пример того, что из слова «автобус» нужно использовать только «обус». Все три варианта одинаковы.

11. Если зачеркнутая буква(ы) стоит как независимая фигура, то ее необходимо читать с прибавлением частицы «не».


Например: «не-бо»:

12. Если под изображением предмета стоят неперечёркнутые цифры, то это означает, что буквы зашифрованного изображения читаются в том порядке, который указан цифрами и только те буквы, порядковый номер которых указан цифрой. Также может быть указан диапазон цифр, если они идут друг за другом.


Например: вместо «радуга», необходимо прочитать «дра»

13. Если под изображением предмета между буквами стоит знак «=», то это означает, что первую букву (или сочетание букв) нужно заменить второй буквой (или сочетанием букв)


14. Если какая-либо буква состоит из другой буквы, то читают с прибавлением «из»


15. Во многих случаях в ребусах отдельные буквосочетания «до», «ре», «ми», «фа», «ля», «си» изображают соответствующими нотами.


Числовые ребусы

Миллионы людей во всех частях света любят разгадывать ребусы. И это не удивительно. “Гимнастика ума” полезна в любом возрасте. Ведь ребусы тренируют память, обостряют сообразительность, вырабатывают настойчивость, способность логически мыслить, анализировать и сопоставлять.

Вся наша жизнь – беспрерывная цепь игровых ситуаций. Они бывают, значительны, а бывают, пустячны, но и те, и другие требуют от нас принятия решений. Еще в Древней Элладе без игр не мыслилось гармоническое развитие личности. И игры древних не были только спортивными. Наши предки знали шахматы и шашки, не чужды им были ребусы и загадки. Таких игр во все времена не чуждались ученые, мыслители, педагоги. Они и создавали их. С древних времен известны головоломки Пифагора и Архимеда, русского флотоводца С.О. Макарова и американца С. Лойда.

Существует такая разновидность ребусов, которые называются числовыми. Они представляют из себя выражения, требующие арифметического решения, составленные в виде математических равенств, где числа заменяются другими знаками – буквами, фигурками геометрии, звездочками и т.д.

Под числовыми ребусами подразумевают те задачки, в которых необходимо использовать логические рассуждения. Именно они являются способом решения и расшифровывания каждого символа, который ведет к восстановлению числовой записи.

Числовым ребусам уже почти тысяча лет. Впервые они появились в Китае, затем в Индии. В европейских странах числовые ребусы поначалу называли крипт-арифметические задачи. Их появление в Европе впервые было отмечено только в двадцатом веке, несмотря на то, что развитие математики началось много столетий назад.

При составлении ребусов числового типа пользуются следующими правилами. Все использующиеся цифры заменяют буквами. При наличии в задаче одинаковых цифр, соответственно, используется такое же количество букв. Промежуточные стадии математических операций обозначаются звездочками. Различают на основе этих правил несколько типов ребусов. Первый – это ребусы, в которых заменены на цифры все имеющиеся буквы. При этом зашифровывается какое-либо выражение, которое обозначает житейские ситуации в оригинальном изложении.

ТРИ БУЛОК

+ ДВА + БЫЛО

ПЯТЬ МНОГО

СНЕГ МОРЕ ЛЕТО

+ СНЕГ + МОРЕ + ЛЕТО

ВЬЮГА ОКЕАН ТЕПЛО

В записи могут присутствовать не только цифры, но и звездочки, – это второй тип ребусов. Третий тип – это ребусы, в которых практически все символы заменены звездочками.

Числовые ребусы являются очень сложными, порой попадаются такие, которые требуют поэтапного длительного решения. Числовые ребусы являются увлекательными математическими задачами, которые сильно развивают логику и сообразительность.

Числовые ребусы могут быть составлены из нескольких рядов символов, а между ними ставится определенное количество математических знаков, которые являются указателями для того, какие действия необходимо произвести по вертикали, а какие по горизонтали.

1) ТА+ ИТ = ЛЕТ 2) КРА + ОЛИ = ИАЯ

X – + X : –

ЕС х СН = ЛЛАС Л х АР= КЯИ

ЛЕАА + ЕЦ = ЛЕЕЦ ОИИ + АЛ = РКА

Числовые ребусы являются очень популярными не только в школах на обычных уроках, но и на математических олимпиадах. решить числовые ребусы можно с помощью компьютерных программ, однако ни с чем несравнимое удовольствие может получить человек, который самостоятельно ломает голову над разгадкой и в конце концов ее находит.

Задачи, представленные в занимательной форме, очень интересны. Их хочется решать, они увлекают своей необычностью, неочевидностью ответа. Появляется желание совершить пусть даже нелёгкий путь поиска решения. Занимательность и строгость вполне совместимы. Каждое самостоятельно решенное задание – это возможно, небольшая, но всё же победа.

    В буквенных ребусах каждой буквой зашифрована одна определенная цифра: одинаковые цифры шифруются одной и той же буквой, а разным цифрам соответствуют различные буквы.

    В ребусах зашифрованных, например, звездочками, каждый символ может обозначать любую цифру от 0 до 9. Причём, некоторые цифры могут повторяться несколько раз, а другие не использоваться вовсе.

    Перед началом решения математического буквенного ребуса (например, криптарифма), убедитесь, что в нём использовано не более 10 различных букв. В противном случае, такой ребус не будет иметь решений.

    Начните решение ребуса с правила, согласно которому ноль не может быть крайней левой цифрой в числе. Таким образом, все буквы и знаки, с которых начинается число в ребусе, уже не могут обозначать ноль. Круг поиска нужных цифр сузится.

    В ходе решения отталкивайтесь от основных математических правил. Например, умножение на ноль всегда дает ноль, а при умножении любого числа на единицу, мы получим в результате исходное число.

    Очень часто математические ребусы представляют собой примеры сложения двух чисел. Если при сложении сумма имеет больше знаков нежели слагаемые, значит сумма начинается с “1”

    Обращайте внимание на последовательность арифметических действий. Если числовой ребус состоит из нескольких рядов знаков, он может решаться как по вертикали, так и по горизонтали.

    Не бойтесь совершать ошибки. Возможно, они подскажут вам верный ход решения. Не пренебрегайте методом перебора. Некоторые ребусы потребуют длительного поэтапного решения, но в итоге вы будете вознаграждены верным ответом и отличной разминкой для вашей сообразительности.

Прежде чем приступить к разгадыванию сложных задач, потренируйтесь на простом примере: ВАГОН+ВАГОН=СОСТАВ. Запишите его в столбик, так будет удобнее решать. Вы имеете два неизвестных пятизначных , сумма которых шестизначное число, значит В+В больше 10-ти и С равно 1. Замените символы С на 1.

Сумма А+А – однозначное или двухзначное число с единицей на конце, это возможно в том случае, если сумма Г+Г больше 10 и А равно либо 0, либо 5. Попробуйте предположить, что А равно 0, тогда О равно 5-ти, что не удовлетворяет условиям задачи, т.к. в этом случае В+В=2В не может равняться 15-ти. Следовательно, А=5. Замените все символы А на 5.

Сумма О+О=2О – четное число, может быть равна 5 или 15 лишь в том случае, если сумма Н+Н – двухзначное число, т.е. Н больше 6-ти. Если О+О=5, то О=2. Это решение неверно, т.к. В+В=2В+1, т.е. О должно быть число нечетное. Значит, О равно 7-ми. Замените все О на 7.

Легко заметить, что В равно 8-ми, тогда Н=9. Замените все буквы на найденные числовые значения.

Замените в примере оставшиеся буквы на числа: Г=6 и Т=3. Вы получили верное равенство: 85679+85679=171358. Ребус отгадан.

Всем большой привет!

Как насчёт разминки для ума? Любите ли вы в свободную минутку погадать кроссворды и покумекать над логическими задачками? Превращать сложное в увлекательное люди стали очень давно, рисуя абракадабры и замысловатые схемы. Головоломки на расшифровку спрятанных слов, или в простонародье – ребусы, — это целое искусство, которое живёт по своим правилам составления и разгадки.

Знаете ли вы, как решать ребусы или зашифрованные загадки для вас – дремучий лес? Оказывается, здесь существуют свои техники и приёмы, позволяющие «включить мозг». Итак, будем знакомы – загадочный ребус.

План урока:

Откуда пришёл ребус?

Немного истории. Логические тренировки ума пришли к нам из Франции. Там их с удовольствием разгадывали ещё в 15 веке, не прочь понапрягать свой мозг был сам прусский король Фридрих.

С латинского слово переводится как «при помощи вещей». И действительно, именно с использованием картинок всяких предметов, букв и цифр любители ребусов загадывают загадки.

В 1582 году французы даже издали первый сборник, который и познакомил всю Европу с занимательной логикой в картинках. В родной России ребусы появились лишь к концу 19 века – некогда нам было задачки решать! Благодаря журналу «Ребус» они стали одним из развлечений для жителей той эпохи.

Получается, что современному российскому ребусу уже более ста лет, а он всё так же популярен, да и совершенствование используёмых приёмов «игры в прятки» – дело бесконечное и безграничное. Новых загадок сегодня – большое разнообразие на «вкус и цвет», для слишком умных и попроще.

Какие бывают ребусы?

Слова в логических загадках шифруются разными способами.


Самые простые рисованные задачки обычно прячут одно – максимум два слова, они разгадываются на «раз-два-три», а вот задачи из трёх и более элементов разгадать куда сложнее, но тем и интереснее.

Ребусами можно записать даже поговорки и пословицы, фразы и четверостишья! Представьте себе пушкинское письмо Татьяны к Онегину в виде картинок! Вот было б интересно! А как выглядело бы шедеврально красиво!

А еще ребусы будут отличным, красивым и интересным дополнением для ваших школьных исследовательских проектов. Например, как или .

Решаем неразрешимое, или общие правила для ребусов

Если объединить все правила решения логических задачек воедино, то получится спецнабор, помогающий выбрать правильный путь к разгадке.

  • Каждое спрятанное слово делится на части, изображаемые рисунком или при помощи знаков. Читаются эти части обычно слева направо, но бывает, что наоборот и даже сверху вниз.
  • Загаданное одинокое слово обычно – имя существительное в единственном числе именительном падеже. Бывают исключения из правил, но для этого даются подсказки.
  • Когда ребус – это целое предложение, то, безусловно, там живут не только имена существительные, но и глаголы, и прилагательные, в общем, иные части речи. Для таких головоломок составители специально делают указание наподобие «отгадай пословицу».
  • У ребуса должно быть одно решение. Если же их предусмотрено несколько, об этом тоже делается ссылка.

Итак, вооружившись бумажным листком с карандашом, выписываем каждое отгаданное изображение, выполняем все указания к ним, полученные части складываем. Вуаля! Вы нашли правильный ответ!

А сейчас пройдёмся по основным видам ребусов и способам их отгадок.

Картинки с буквами и цифрами

Существует несколько приёмов, позволяющих без труда решать такие задачки:


Рисунки с запятыми и знаками.

Загадки с запятыми и картинками, а также с использованием других знаков, они тоже разгадываются по своим правилам:


Буквенные ребусы

Часто здесь буквы рисуются в разных ракурсах – внутри друг друга, около, одна под другой – всё это приёмы, позволяющие спрятать загаданное слово:


Пробуйте силы!

Вы изучили инструкцию к порядку отгадывания ребусов? А теперь примените теорию на практике! Вот вам пословица:

Ну как успехи? Жду ответы в комментариях!

Ну и так как мы хорошо поработали, нужно хорошенько отдохнуть! Ералаш! Для всех! Смотрим и улыбаемся)

На этом с вами прощаюсь, пойду тоже погадаю ребусы, сделаю зарядку для ума!

Всегда ваша, Евгения Климкович.

Многим интересны ребусы, разновидностей которых существует огромное множество. И это неудивительно. Официальным изобретателем «занимательных шифровок» стал француз Этьен Табуро еще в 16 веке. В сегодняшний век информационных технологий узнать, как разгадывать ребусы можно с помощью Интернета, справочников и книг, а также нашей статьи. Благодаря разгадыванию головоломок мышление становится нестандартным, развивается логика, что особенно важно для детей и подростков.

Что такое правила ребусов?

Удивительный мир ребусов подчинен ряду правил. Чтобы научиться понимать, что зашифровано в сочетании картинок и символов, нужна практика. Но сначала нужно освоить теорию, изучить приемы составления и узнать, как правильно их разгадывать.

Секреты разгадок головоломок:

в логическом задании загадывают одно слово, фразу или предложение, которые делят на несколько частей и зашифровывают в виде символов и изображений;

  • первое впечатление обманчиво, поэтому нужно обращать внимание на детали;
  • важно учитывать расположение символов относительно друг друга;
  • начинают разгадывать по направлению: с левой стороны на правую, или сверху вниз;
  • · если в задании изображена направляющая стрелка, значит, читать нужно в том направлении, которое она указывает;
  • изображение картинки читается словом именительного падежа единственного числа;
  • в задании может быть зашифрована пословица, цитата или загадка, в которой будут присутствовать все части речи;
  • при составлении головоломки используют картинки, цифры, буквы, символы;
  • в задании можно использовать неограниченное количество приемов;
  • результатом разгадки логического задания должно стать осмысленное слово или группа слов.

Виды ребусов:

  • литературные;
  • музыкальные;
  • математические;
  • звуковые.

Допустим, на рисунке изображено несколько предметов. Нужно называть предметы в именительном падеже, поочередно, в направлении с левой стороны направо. Например, слово ВОЛОКНО, можно прочитать, если правильно назвать и соединить два слова, изображенных на картинке, ВОЛ и ОКНО.

Если слово или рисунок изображены с запятыми, следует убрать столько букв, сколько запятых на рисунке (например, у нас на изображении от слова МЯЧ нужно убрать одну букву Ч).

Когда логическая задача состоит из двух частей — картинки и слова, нужно подобрать картинке единственное правильное название, которое можно будет соединить с буквенным выражением.

Очень интересно разгадывать ребусы из букв . Например, в серединку буквы О вписали ДА. Включаем логику и медленно проговариваем то, что видим своими глазами: «в — о — да», получили ответ — слово ВОДА.

А теперь запоминайте: можно вписывать часть искомого слова не только «в» буквы, можно располагать их перед, за, под, на, у — по отношению к изображению. Предлоги — из, к, от, с, по — можно увидеть на зашифрованном задании по положению друг к другу предметов, изображенных на рисунке.

К примеру, видим, что буква «л» прислонилась к букве «к» — а читать будем две буквы с предлогом «у» — «л-у-к», получили слово ЛУК.

В случае, когда буквосочетания располагаются один «над» другим или «на», или «под» — нужно проговаривать то, что увидят глаза. Если увидел дробь, с числителем «фо» и знаменателем «ри» — читай «фо-на-ри», получили слово ФОНАРИ.

Если на рисунке изображены две буквы, но одна расположена ближе, а другая стоит «за» ней — нужно принять подсказку и прочитать буквы и буквосочетание «за». Например, за буквой «я» спряталась «ц», а если произнести вслух то, что увидели глаза, получится слово ЗАЯЦ.

Когда в ребусе нарисована картинка, а рядом есть зачеркнутая буква, нужно внимательно посмотреть на картинку и назвать предмет в именительном падеже. Буква, которая есть в слове, но зачеркнута на картинке, должна быть удалена из слова — в результате получится новое искомое слово. Вариант с буквой может быть и таким: буква должна быть заменена на другую, потому между буквами стоит знак равно.

Ребусы с буквами и цифрами самые легкие. Допустим, на картинке изображен ТАРАКАН, а над словом значится цифровое выражение 1, 2, 7, 5. В этом слове 7 букв, и каждая цифра равна букве. Нужно взять из слова буквы в соответствии с порядковыми номерами и расположить так, как предложено в задании. Получится новое слово — ТАНК.

Если возле рисунка слева или справа располагаются запятые, значит, нужно назвать рисунок и удалить ненужные буквы — в результате получится новое слово. Сколько запятых изображено на рисунке, столько букв и будет удалено из слова.

Усложняется задание, когда на рисунке изображают несколько картинок.

Интересно разгадывать логическое задание, когда сочетают буквенное выражение или одну букву с цифрами. Например, 100 + буква «л», получится слово СТОЛ.

Допустим, на изображении внизу разместили рисунок орла, а вверху расположили буквенное равенство Р = С. Видим, как гордый ОРЕЛ превратился в слово ОСЕЛ.

Довольно распространенными являются ребусы с несколькими картинками, под которыми располагаются цифры. Если часть указанных цифр зачеркнута, значит в словах, под которыми изображены цифры, нужно будет убрать буквы, согласно полученной цифровой инструкции.

Ребусы с дробью читаем, используя выражение, передающее действие деления. Так, если букву «з» поделить на «к», прочтем «з — на — к» и получим слово ЗНАК.

Часто на заданиях с ребусами можно увидеть несколько изображений вместе — букву, цифру, изображение. При разгадке таких логических задачек нужно просто смотреть на вещи и называть их своими именами, этот способ помогает быстро решать самые запутанные головоломки.

Родители мечтают, чтобы у ребенка в жизни все складывалось удачно. Но нужно не мечтать, а действовать. Все знают, что мышление ребенка отличается от мышления взрослого человека. У детей еще нет стереотипов, комплексов, дети видят мир в истинном свете. Именно поэтому важно приучать ребенка самостоятельно мыслить, создавать логические цепочки, искать выход, и самое главное находить его. Лучшего способа научить ребенка логически мыслить и видеть суть вопроса, чем разгадки ребусов для начинающих, и быть не может!

Чем сложнее, тем интереснее, или как разгадывать ребусы с нотами

Когда семечки остались позади, орешки будут по зубам и вам, и вашему малышу. Сложные ребусы разрешить под силу только тому, кто обладает специальными знаниями.

С помощью палочек или спичек можно выкладывать интереснейшие логические задачи. Здесь действия с палочками можно совершать в двух направлениях:

  • с помощью изменения положения палочек можно изменить изображение;
  • переложить палочки таким образом, чтобы количество палочек в полученных фигурах оказалось одинаковым.

Задания с палочками — это интересный увлекательный процесс. Возможно, тот, кто сможет из двух треугольников сделать четыре, в будущем построит машину времени или сделает невероятное открытие в мире математики.

Математические ребусы вызывают у детей интерес своей оригинальностью. Одновременно с поиском решения ребенок считает, выполняет действия, ищет несколько вариантов решения вопроса. Самым приятным в решении логической задачи является получение положительного результата. Детям чувство победы дарит радость и море позитивных эмоций. Заниматься ребусами можно в семье, а можно привнести это хобби в компанию сверстников. В интернет ресурсах собрано огромное количество развивающих заданий для детей и подростков, любителей и профессионалов. В детских изданиях много увлекательных заданий на логику, ребусов, шарад, кроссвордов. Не забывайте покупать их своему ребенку. А вместо просмотра десятой серии мультфильма предложите вместе разгадать логическую задачу. Поверьте, время пролетит незаметно, а теплота от проведенных вместе минут, будет долго греть сердце.

Ребус – увлекательная игра-головоломка, развивающая смекалку, логику и умение находить необычное в картинке. Эти головоломки будут интересны как взрослым, так и детям, так как некоторые из них имеют очень высокий уровень сложности. Они используются в школах для того, чтобы научить ребенка оперативно пользоваться данными, обрабатывать их и выстраивать в нужном положении. Часто ребус букв или слов имеет несколько вариантов написания и надо подобрать наиболее подходящее звучание, что позволяет развить память и словарный запас. За решение ребусов может взяться только тот ребенок, у которого достаточно в памяти слов, чтобы он их мог узнать и понять. Более простые задачки дают детям со второго класса, когда они уже хорошо знают азбуку и цифры, малыш младшего возраста просто не поймет, как это решить. Начинать надо с заданий-картинок, они считаются более простыми, сложнее будут ребусы букв и ребусы-нот. Они будут под силу только ребенку, обладающему особыми знаниями.

Ребусы имеют богатую историю, они появились даже раньше письменности. Ведь именно с помощью картинок древние люди пытались донести до окружающих смысл некоторых событий. В наше время ребусы используются как развлечение и игра, которая увлечет всю семью. Для того чтобы их решить, надо запомнить ряд правил, чтобы понять, что и в каком порядке читается.

Каким может быть ребус?

Ребус это картинка, на которой могут быть изображены:

  • буквы;
  • цифры;
  • стрелки;
  • картинки;
  • дроби;
  • ноты;
  • запятые и точки.

Они могут быть перевернутыми, находиться друг в друге и разном положении на картинке. Все такие головоломки разделяются по уровню сложности. Самые простые можно очень легко прочитать, например – «Шмель» и «Стол»:

Над более сложными картинками придется задуматься.


А есть такие, для которых придется запастись терпением ручкой и бумагой.

Но для всех них есть определенные правила, по которым решаются ребусы. Если разобраться, даже самые сложные ребусы-пословицы поддадутся и станут понятными.

Как читать ребус?

Сам ребус это целая картинка, перед тем как начать его решать, надо понять, нет ли особых правил для его чтения. Если их нет, то слова или фразы читаются как обычно, слева направо, если же они есть, то это надо учитывать. Основных знаков два:

Стрелки справа налево говорят о том, что слово или несколько слов надо читать наоборот: справа налево.

Правила разгадки ребуса

Само изображение включает в себя буквы, цифры и картинки, которые надо прочитать и объединить в определенном порядке. Поэтому смотрят не только на то, что нарисовано, но и как это сделано. Если в ребусе есть картинка, подбирают слово, подходящее к ней, здесь надо включить воображение и вспомнить, что иногда это может быть банка, а иногда то, что в ней лежит. Все остальные элементы «читаются» по порядку, с учетом некоторых правил:


Цифры, знаки и запятые

Очень часто изображение сопровождается запятыми, знаками равно, минус или рядочком цифр. Это говорит о том, что делать с буквами, из которых состоит слово. Все действия можно рассмотреть по приведенным ниже картинкам, на которых нарисован «цветок», который надо превратить в «ток».

Если возле картинки стоят запятые надо посмотреть, где они находятся и посчитать их. Когда они стоят перед словом, то отнимаются первые буквы, если после него – то последние, в том количестве, сколько есть запятых.

Иногда возле картинки написаны зачеркнутые буквы, это говорит о том, что их надо убрать из слова.

А когда рядышком стоят «=», «+» или «-» и дополнительны буквы или картинка, это говорит о том, что нужно сделать это действие со словом. Добавляют буквы или перед словом, или в конце. Но иногда «+» или «-» указывают, что нужно добавить «к» или «от». Об этом надо всегда помнить.

Цифры, стоящие возле слова, говорят о том, в каком порядке и какие буквы надо взять.

Большие цифры и знаки

Большие цифры и знаки, нарисованные в ребусе размером с основные картинки, воспринимаются как слово или действие. Кода они есть, к слову добавляются разные буквы или слоги.

  • большой «+» говорит о том, что надо добавить «к», «с» или «и»;
  • большой «-» говорит о том, что надо добавить «от»;
  • цифра добавляет те буквы, которые есть в означающем ее слове.

Например, выше три картинки: Р+С= рис, ок-мол= молоток, 100л=стол.

Как решать ребусы из букв?

Иногда ребус состоит только из одних букв, которые рисуются в разном виде и положении. К ним относятся те же правила решения:

  • если буква нарисована в букве, то добавляется: «в»;
  • если буква над буквой – добавляется: «над» или «на»;
  • если буква под буквой – прибавится «под»;
  • если буквы нарисованы из букв, это стоит обязательно указать, добавив «из».

Например:

В букве «О» у нас написано «рона», то есть – надо читать как «ворона».

Буквы «С», «Д» и «Т» дружно взялись за ручки, поэтому между ними добавляется буква «и» – и мы получаем слово «сидит».

Это говорит о том, что в предложение надо добавить «на».

В букве «Е» сидят буквы «ТКЕ», то есть, это читается как «в+е+тке» – «ветке».

Осталось только соединить все слова и получим: ворона сидит на ветке. Ребусы букв позволяют хорошо развить воображение и научиться быстро составлять слова.

Как решать ребусы с нотами

Ребусы с нотами рассчитаны на тех детей, которые занимаются музыкой и им не сложно определить, какая нота нарисована на картинке. Для разгадки берут семь нот и используют их названия.

это нота «до» и «м», читается как «дом».

А это «фа» и «соль», то есть «фасоль».

Такие ребусы помогают быстро запомнить, как пишутся ноты и быстро, подсознательно ими пользоваться.

Как решать сложные ребусы из картинок, букв и цифр?

Ребусы разделяются по уровню сложности. Они означают не только слова, но и фразы. Если картинка кажется слишком сложной, не нужно стесняться взять ручку, бумагу и разложить ее на составляющие. Когда нужно угадать не одно слово, а пословицу или известную фразу, то обычно автор обязательно об этом пишет. Возьмем, к примеру, ребус:

и попытаемся его разгадать. Мы помним о том, что ребусы читаются слева направо как слова в книжке, если нет дополнительных значков, а в этом ребусе их нет, значит стоит начинать справа.

С буквы «Е» съезжают буквы «ла», то есть всю картинку нужно прочитать как «с+е+ла», о есть мы получим первую часть: «села»

здесь мы видим, что буковки «ха», держат в ручках букву «м» и получаем, следующее сочетание «м+у+ха». Конечно, можно еще прочитать «у+ха+м», но, по-моему, муха все-таки лучше.


Это большая баночка вкусного варенья, так как возле нее не стоит никаких запятых цифр и знаков, это говорит о том, что все слово надо использовать целиком, без изменений.

А это говорит о том, что добавляется – «на» либо «над». В нашем случае больше подойдет «на».

В результате того, что сложная картинка была разложена на простые элементы, мы получили простой ребус из слов: села + муха + варенье + на. В результате мы получим фразу: «Села муха на варенье».

В каждом случае стоит включить воображение и научиться быстро пользоваться правилами – и тогда сложные ребусы окажутся не такими уж и тяжелыми. Главное при этом всегда быть внимательным и не терять никаких элементов.

Прочитай по первым буквам | Началочка

Здравствуйте, уважаемые коллеги и заботливые родители! Сегодня поделюсь с вами комплектом из 4-х обучающих и развивающих презентаций «Прочитай по первым буквам».

Это интерактивные игры-презентации, которые я создала в программе PowerPoint с помощью технологического приема «Триггеры». В основе игр — интерактивная клавиатура.

На каждом слайде вы увидите набор картинок и клавиатуру с русскими буквами.

Задание для ребенка: определить первый звук (букву) в слове и щелкнуть на соответствующую клавишу с буквой.

В результате, ребенок соберет зашифрованное слово по первым буквам слов, обозначенных картинками.

Интерактивная игра-презентация предназначена для детей умеющих выделять первый звук (букву) в слове, знающих все буквы русского алфавита и умеющих плавно читать по слогам. Не рекомендую использовать эти игры на первых этапах обучения чтению.

Игра «Прочитай по первым буквам» поможет закрепить навыки чтения и звукобуквенного анализа слова, разовьет внимание, память, логическое мышление.

Презентации расположены по принципу «от простого к сложному»

«Прочитай по первым буквам» часть 1

Смотреть презентацию: Прочитай по первым буквам, часть 1

Скачать презентацию: https://yadi.sk/i/hcYdXvdPXBZWf

«Прочитай по первым буквам» часть 2

Смотреть презентацию: Прочитай по первым буквам, часть 2

Скачать презентацию: https://yadi.sk/i/6nixxoMtXBf9k

«Прочитай по первым буквам» часть 3

Смотреть презентацию: Прочитай по первым буквам, часть 3

Скачать презентацию: https://yadi.sk/d/sU1p0_YDXBhKW

«Прочитай по первым буквам» часть 4

Смотреть презентацию: Прочитай по первым буквам, часть 4

Скачать презентацию: https://yadi.sk/i/WeDRct4jXBjFC

Желаю успехов Вашим ученикам!

Если Вам понравились игры, кликните на социальные кнопки, поделитесь с друзьями. Это лучшая благодарность автору.

Как расшифровать сообщения, встроенные в изображения | Small Business

Практика сообщений в данных, лежащих в основе изображения, называется стеганографией. Стеганографическое шифрование работает путем добавления небольшого узора в качестве слоя поверх изображения. Иногда узор невидим, а иногда он выглядит как зернистость пленки. Этот шаблон кодирует фактическое сообщение и добавляет его к изображению. Хотя стеганография может показаться чем-то вроде шпионских фильмов, многие дизайнеры также используют ее для более приземленных целей – скрытого установления своих авторских прав на файл изображения.

Расшифровка изображений в формате Digimarc с помощью Photoshop

Откройте Adobe Photoshop, дважды щелкнув его значок.

Выберите «Открыть» в меню «Файл». В поле выбора файлов найдите файл со встроенным водяным знаком Digimarc и дважды щелкните его, чтобы открыть.

Выберите опцию «Фильтр» в строке меню и прокрутите вниз до открытия «Digimarc». Справа появится меню. В этом меню выберите «Читать водяной знак» и щелкните его.

Нажмите кнопку «Поиск в Интернете» в всплывающем диалоговом окне Digimarc, чтобы узнать больше о создателе изображения. Это откроет страницу поиска в отдельном окне браузера.

Закройте диалоговое окно Digimarc в Photoshop, нажав кнопку «ОК».

Расшифровка закодированных файлов OpenPuff

Откройте приложение OpenPuff, дважды щелкнув его значок.

Нажмите кнопку «Показать».

Введите пароль или пароли для расшифровки скрытого сообщения.Каждое изображение будет иметь как минимум один пароль, который вы должны ввести в поле «Криптография (A)», и может иметь еще два пароля, которые входят, соответственно, в «(B)» и «Скремблирование (C)». коробки. Если изображение не имеет второго или третьего пароля, снимите флажки «Включить (B)» и / или «Включить (C)», расположенные под полем для пароля B.

Выберите файл со скрытым изображением, нажав кнопку «Добавить носителей» в нижнем левом углу экрана Open Puff, выбрав файл и дважды щелкнув его.

Выберите способ кодирования сообщения на панели «(3) Опции выбора бита». Щелкните значок «+» слева от типа файла, который скрывает сообщение, затем выберите уровень сжатия.

Щелкните “Показать!” кнопка.

Укажите, куда вы хотите поместить файл со скрытым сообщением, выбрав выходной каталог во всплывающем окне «Обзор папки» и нажав кнопку «ОК».

Нажмите «ОК» в появившемся диалоговом окне «Задача завершена – информация», затем нажмите «Готово» в появившемся окне отчета о задаче.Обратите внимание на имя извлеченного файла. Он появится примерно в середине окна отчета справа от того места, где написано «Имя <-».

Закройте FilePuff, щелкнув красную кнопку с X в правом верхнем углу окна «Отображение данных», а затем щелкнув кнопку закрытия в правом верхнем углу основного экрана FilePuff.

Найдите файл, который вы расшифровали, и откройте его, дважды щелкнув по нему.

Ссылки

Советы

  • OpenPuff – это бесплатное программное обеспечение, которое использует библиотеку libObfuscate с открытым исходным кодом для кодирования и декодирования.Он должен уметь читать сообщения в изображениях, которые были внедрены любой программой, использующей libObfuscate.

Писатель Биография

Соломон Порецкий пишет с 1996 года и был опубликован в ряде отраслевых изданий, включая «Журнал недвижимости Миннесоты» и «Защитник Ассоциации мульти-жилищного строительства Миннесоты». Он имеет степень бакалавра искусств с отличием Колумбийского университета и большой опыт в области финансовых услуг, недвижимости и технологий.

ImageMagick – зашифровать или расшифровать изображение

Зашифровать изображение • Расшифровать изображение • Предостережения относительно шифрования и дешифрования

Большинство изображений по замыслу созданы для того, чтобы их просматривали часто и многие люди. Например, веб-изображения могут просматриваться сотни раз в день множеством посетителей. Однако в некоторых случаях вам может потребоваться сохранить конфиденциальность определенного изображения, чтобы его могли просматривать только вы или, возможно, избранная группа ваших друзей или посетителей Интернета. ImageMagick позволяет вам скремблировать ваши изображения так, что, если кто-то не знает вашу кодовую фразу, они не смогут просмотреть исходное содержимое.

Вы можете использовать утилиту шифрования для шифрования вашего изображения, но они обычно шифруют весь файл, делая его нераспознаваемым как формат изображения. С ImageMagick шифруются только пиксели. Зашифрованное изображение по-прежнему распознается как изображение и даже будет отображаться на вашей веб-странице. Однако контент выглядит как тарабарщина, не похожая на исходный контент.

Зашифровать изображение

Используйте параметр -encipher, чтобы зашифровать изображение до неузнаваемости.Эта опция требует имени файла, содержащего вашу парольную фразу. В этом примере мы шифруем изображение и сохраняем его в формате PNG:

  magick rose.jpg -encipher passphrase.txt rose.png  

Здесь мы зашифровываем изображение, используя другое изображение в качестве ключевой фразы:

  magick rose.jpg -encipher smiley.gif rose.png  

Расшифровать изображение

Используйте параметр -decipher, чтобы расшифровать изображение, чтобы оно снова стало узнаваемым.Эта опция требует имени файла, содержащего вашу парольную фразу. В этом примере мы расшифровываем изображение и сохраняем его в формате JPEG:

  magick rose.png -decipher passphrase.txt rose.jpg  

Предупреждения относительно шифрования и дешифрования

Некоторые форматы не поддерживают зашифрованные пиксели – формат JPEG или GIF, для пример. Чтобы убедиться, что ваш формат изображения поддерживается, зашифруйте тестовое изображение и убедитесь, что вы можете восстановить исходное содержимое , прежде чем вы зашифруете любой дополнительные изображения в этом формате.

Формат изображения может поддерживать только 8-битный и RGB (TrueColor). Таким образом, вы можете хотелось бы включить параметры “-depth 8 -type TrueColor” перед выводом имя файла.

Парольная фраза может быть любой комбинацией букв и символов. Должно должно быть не менее 12 комбинаций символов, чтобы ваше изображение оставалось неизменным. частный. Также убедитесь, что права доступа к файлу парольной фразы не позволяют другим читая его, в противном случае непреднамеренные пользователи могут просмотреть исходное изображение содержание.

Вы можете восстановить исходное содержимое изображения, только если знаете свой кодовая фраза. Если вы его потеряете или забудете, исходное содержимое изображения будет потеряно. навсегда.

ImageMagick шифрует только пиксели изображения. Метаданные изображения остаются нетронутой и доступной для чтения всем, у кого есть доступ к файлу изображения.

ImageMagick использует AES шифр в режиме счетчика. Мы используем первую половину вашей кодовой фразы для получения одноразового номера. Вторая половина – это ключ шифра. При правильном использовании AES-CTR обеспечивает высокий уровень конфиденциальности.Чтобы избежать утечки информации, вы должны использовать новую парольную фразу для каждого изображения, которое вы зашифровываете.

В настоящее время только ImageMagick может восстановить содержимое зашифрованного изображения. Мы использовать стандартный шифр и режим, чтобы другие поставщики могли поддерживать содержимое зашифрованного изображения.

Несколько небольших практических примеров шифрования изображений можно найти в IM. Примеры шифрования данных изображения.

Новый метод шифрования лучше защищает фотографии в облаке

В этом году исследователи ожидают, что мир сделает снимок 1.35 триллионов фотографий, или около 3,7 миллиарда в день. Все эти пиксели занимают много места, если они хранятся на персональных компьютерах или телефонах, и это одна из причин, по которой многие люди хранят свои изображения в облаке. Но в отличие от жесткого диска, который можно зашифровать для защиты своих данных, пользователи облачного хранилища должны быть уверены, что техническая платформа сохранит их личные фотографии в безопасности. Теперь команда компьютерных ученых Колумбийского университета разработала инструмент для шифрования изображений, хранящихся во многих популярных облачных сервисах, позволяя авторизованным пользователям просматривать и отображать свои фотографии в обычном режиме.

Вредоносные попытки доступа или утечки облачных фотографий, а также случайные взломы могут раскрыть личную информацию. Например, в ноябре 2019 года из-за ошибки в популярном приложении для хранения фотографий Google Фото по ошибке делился личными видео некоторых пользователей с незнакомцами. Эксперты по безопасности также беспокоятся о том, что сотрудники компаний, занимающихся облачным хранилищем, намеренно обращаются к изображениям пользователей.

Итак, исследователи из Колумбии придумали систему под названием Easy Secure Photos (ESP), которую они представили на недавней конференции.«Мы хотели посмотреть, сможем ли мы сделать возможным шифрование данных при использовании существующих сервисов», – говорит компьютерный ученый Джейсон Ние, один из разработчиков ESP. «Все хотят остаться с Google Фото и не регистрироваться в новом облачном хранилище зашифрованных изображений». Предыдущие попытки зашифровать фотографии при сохранении их в существующих облачных сервисах потерпели неудачу, поскольку большинство облачных платформ работают только со стандартными файлами изображений, такими как JPEG, а зашифрованные версии изображений сохранялись как файлы другого типа.В некоторых случаях службы отклоняли зашифрованные файлы как не изображения. В других случаях платформа пыталась сжать зашифрованные файлы, чтобы уменьшить их размер. Такие методы обработки изображений непреднамеренно повредили изображения, так что они больше не будут доступны для просмотра после дешифрования.

Чтобы преодолеть эти проблемы, разработчики полагались на понимание того, что методы обработки изображений работают с блоками пикселей. Они создали инструмент, который сохраняет эти блоки, но перемещает их, чтобы эффективно скрыть фотографию.Во-первых, алгоритм ESP разбивает фотографию на три отдельных файла, каждый из которых содержит данные о красном, зеленом или синем цвете изображения. Затем система перемешивает блоки пикселей между этими тремя файлами (позволяя, например, блоку из красного файла скрываться в зеленом или синем). Но программа ничего не делает в пределах блоков пикселей, где происходит вся обработка изображения. В результате файлы остаются действительными изображениями, но в конечном итоге выглядят как зернистые черно-белые статические изображения для любого, кто обращается к ним без ключа дешифрования.Это означает, что их все еще можно сжимать, что делает их совместимыми со многими платформами облачного хранения. А когда авторизованный пользователь получает доступ к облаку с устройства, оснащенного ключом дешифрования, фотографии появляются в исходном виде.

Чтобы протестировать ESP, исследователи реализовали его в Simple Gallery, популярном приложении для создания галереи изображений для Android. В этом приложении они использовали свою систему для шифрования фотографий, а затем сохранили скрытые изображения в облачном сервисе – в исследовании они работали с Google Фото, Flickr и Imgur, – где платформа сжимала изображения.Впоследствии исследователи загрузили сжатые файлы и успешно их расшифровали, показав, что их метод выдерживает обработку изображений. Команда ESP утверждает, что незначительным недостатком этого метода было небольшое увеличение времени загрузки и выгрузки. Исследователи не доработали свои планы на будущее в отношении ESP, но заявляют, что могут лицензировать программу для компаний, занимающихся облачным хранилищем, или сделать ее доступной для всех на основе открытого доступа.

Способность инструмента работать на нескольких технологических платформах является ключом к его полезности.«Мы живем в то время, когда почти все, что мы делаем, тщательно контролируется горсткой компаний», – говорит Чарльз Райт, эксперт по безопасности и конфиденциальности в Портлендском государственном университете и основатель Kombucha Digital Privacy Systems, который не имел отношения к Колумбийское исследование. «Очень важно выяснить, как мы можем сохранить все преимущества имеющихся у нас технологий, не отказываясь при этом от всей нашей конфиденциальности».

ESP также позволяет пользователям получать доступ к своим фотографиям с нескольких устройств.Это долгое время было проблемой для исследователей, потому что цифровой код, используемый для шифрования фотографии, должен быть таким же, как и для ее дешифрования. Исследователи разработали систему, в которой каждое устройство имеет свою собственную уникальную пару ключей (подход отличается от обычных систем шифрования, где одна пара ключей копируется на несколько устройств). Когда пользователь аутентифицирует новое устройство, это сигнализирует уже авторизованному устройству об обмене одним из своих ключей с этим новым устройством в виде QR-кода. После этого оба устройства могут расшифровать изображения, позволяя пользователю просматривать файлы как обычные цветные фотографии.

Тем не менее, шифрование ESP не является надежным. Поскольку значения пикселей в блоках сами по себе не зашифрованы, объясняет Райт, чрезвычайно решительные злоумышленники могут начать идентифицировать блоки и расшифровывать их, чтобы восстановить часть или все изображение (хотя это было бы сложной и трудоемкой задачей). Помимо борьбы с хакерами, пользователи ESP, заинтересованные в конфиденциальности, также могут столкнуться с противодействием облачной платформы, которую они используют для хранения своих фотографий. Некоторые из этих платформ предоставляют такие функции, как идентификация объектов на фотографии или группирование связанных изображений вместе в виртуальных альбомах, которые зависят от возможности просмотра незашифрованных изображений.По мнению Райт, если какой-либо инструмент шифрования станет действительно популярным, это предотвратит использование этих функций, и в результате поставщики могут начать бороться с ним различными способами. Команда Columbia считает, что пользователи могли бы найти золотую середину, в которой они использовали бы ESP, чтобы скрыть особо важные фотографии, оставив при этом большую часть своих изображений незашифрованными.

Несмотря на эти трудности, Райт считает, что такие инструменты, как ESP, стоят того. «Попытка защитить конфиденциальность и безопасность пользователей – захватывающая исследовательская проблема именно потому, что это очень сложно», – говорит он.«Это всегда будет фундаментально трудная проблема и постоянная тяжелая битва».

Написание секретных сообщений с использованием шифров | Scholastic

Независимо от того, является ли ваш ребенок обучаемым шпионом – пытается уберечь свой дневник от попадания в чужие руки или хочет сделать сюрприз сюрпризом – криптография – полезный навык. Криптография – это название для кодирования и декодирования информации, то есть ее каким-либо образом изменить, чтобы другие не могли ее прочитать, и выяснить, как преобразовать ее обратно в сообщение, которое вы можете понять.

«Шифры» – это способы кодирования и декодирования информации, использующие серию очень точных инструкций. Поощряйте своего ребенка научиться шифрованию с помощью этих шагов и материалов.

Когда ваш ребенок собирает свои инструменты и материалы, попросите его подумать о том, насколько скрытным он хочет, чтобы его сообщение было. Например, писать большим черным маркером не так скрытно, как невидимыми чернилами. Напишет ли он свое сообщение на обычной бумаге или на кусочках головоломки? Будет ли его сообщение помещено в обычный конверт и отправлено по почте или оно должно поместиться в крошечном секретном отделении?

Инструменты :
Что-то для записи

Материалы :
Что-то для записи

Кодирование с помощью шифра Цезаря
Также известный как шифр сдвига, шифр Цезаря является одним из самых простых и широко распространенных. известные методы шифрования.Каждая буква в сообщении вашего ребенка заменяется буквой, которая идет через определенное количество мест в алфавите. Попросите вашего ребенка выполнить следующие простые шаги, чтобы использовать шифр Цезаря.

Шаг 1. Выведите весь алфавит в строку.

Шаг 2. Выберите число, которое будет вашей “ротационной” суммой. В этом примере это 7. Посчитайте столько букв в алфавите.

Шаг 3. В первой строке, начиная с буквы, которую вы «повернули», перепишите алфавит.Когда вы дойдете до «Z», перейдите к началу строки алфавита над этой и продолжайте вводить буквы, пока не переписываете весь алфавит.

Совет. Проведение вертикальных линий между каждой парой букв может помочь вам увидеть, какие буквы объединены в пары. Использование разных цветов для обычного и «повернутого» алфавита поможет вам запомнить, что есть что.

Шаг 4. Решите, что будет сказано в вашем сообщении, и запишите его на листе бумаги.Теперь вы готовы его закодировать! Посмотрите на первую букву вашего сообщения и найдите ее в верхней строке кодовой таблицы. Затем найдите букву в строке в нижнем ряду кода и напишите ее на новом листе бумаги. В этом примере первая буква – «I», а буква под ней – «B». Продолжайте кодировать остальные буквы в сообщении.

Шаг 5. Чтобы декодировать сообщение, вы выполняете процесс в обратном порядке. Посмотрите на первую букву в закодированном сообщении. Найдите его в нижнем ряду кодовой таблицы, затем найдите букву, которой она соответствует, в верхней строке кодовой таблицы и напишите ее над закодированной буквой.Поначалу это может сбивать с толку! Чтобы быть быстрым декодером, нужна практика.

Дальше: части головоломки
Когда ваш ребенок разгадывает шифр, он решает своего рода головоломку. Почему бы не сделать шифр вашего ребенка еще более секретным, написав его на кусочках настоящей головоломки? Тот, кто его решит, должен собрать пазл, чтобы увидеть зашифрованное сообщение целиком, а затем заняться его решением.

Совет: собрать головоломку изображением вверх намного проще, чем собрать ее стороной для сообщения вверх.Но затем его нужно перевернуть, чтобы увидеть и решить зашифрованное сообщение. Чтобы перевернуть его, не теряя кусочков, соберите пазл на плоской поверхности, которую легко двигать, например, на картоне. Когда вы закончите, накройте все еще одним плоским куском. Переверните весь сэндвич из картона и головоломки, чтобы увидеть сообщение на обратной стороне!

Дальнейшее развитие: интервалы
Сделайте расшифровку шифра вашего ребенка еще сложнее, если он изменит интервал между буквами.Если человек, просматривающий его закодированное сообщение, видит одно и то же слово в нескольких местах, он может понять, что оно означает «то» или «и» или другое распространенное слово. Если написать буквы маленькими группами одинакового размера, будет невозможно определить, где начинается и заканчивается каждое слово. После расшифровки букв решатель должен преобразовать расшифрованные буквы обратно в слова, что делает эту задачу второй головоломкой, которую нужно решить.

Кодирование с помощью шифра Rail Fence
В шифре Rail Fence Cipher ваш ребенок использует формат, напоминающий старомодное раздельное ограждение, для кодирования и декодирования своего сообщения.Попросите вашего ребенка следовать этим инструкциям, чтобы освоить шифр Rail Fence.

Шаг 1. Направляющие ограждения с раздельными направляющими представляют собой длинные части, идущие параллельно земле, а стойки проходят прямо вверх и вниз. Нарисуйте форму забора с перилами и столбами. Чтобы зашифровать свое сообщение, пишите его по одной букве за столбиками забора, продвигаясь вверх к следующему столбу, когда достигнете дна.


Шаг 2. Перепишите свое сообщение, собирая каждое слово из букв, написанных на каждой «направляющей», начиная с букв на первой направляющей, затем с букв на второй и так далее для любого количества направляющих. использовал.


Чтобы расшифровать сообщение, попросите ребенка разделить его на столько частей (в данном примере – три), каждое зашифрованное слово через перила забора, и прочитать «столбы» забора слева направо. Не забудьте сказать человеку, декодирующему сообщение, сколько перил в «заборе», которым пользовался ваш ребенок!

Подсказка: если вы объедините методы шифра Цезаря, шифра Rail Fencer, измените пространство и по-разному используете головоломку, закодированное сообщение вашего ребенка будет намного безопаснее от посторонних глаз.И весело решать!

Что такое стеганография и чем она отличается от криптографии?

Стеганография – это древняя практика, которая включает сокрытия сообщений и данных . Из своего скромного происхождения, предполагавшего физическое сокрытие коммуникаций и использование невидимых чернил, теперь он перешел в цифровую сферу, позволяя людям помещать важную информацию в, казалось бы, обычные файлы.

Возможно, он не так популярен, как его старший брат, криптография, но у стеганографии все еще есть важные приложения.Итак, давайте перейдем к обсуждению, что такое стеганография, историю, стоящую за ней, чем она отличается от криптографии, основные варианты ее использования и способы ее обнаружения.

Что такое стеганография?

Проще говоря, стеганография – это изучение и практика сокрытия информации. Это можно сделать как физически, так и в цифровом виде, используя различные методы: от мигания кодом Морзе до сокрытия данных в файлах .mp3.

История стеганографии

Первый письменный случай стеганографии обнаружен Геродотом в историях .Он пишет, что это произошло во время Ионического восстания, восстания некоторых греческих городов против персидского владычества около 500 г. до н.э. Гистией, правитель Милета, находился вдали от своего города, действуя как советник персидского царя.

Он хотел вернуться в Милет, который находился под контролем его зятя Аристагора, поэтому он планировал поднять восстание в Ионии как предлог для своего возвращения. Вот где появляется стеганография: Он побрил голову одного из своих рабов и вытатуировал сообщение на своей голове .

Гистией затем подождал, пока волосы раба отрастут и скроют сообщение, затем отправил его Аристагору с инструкциями снова побрить голову раба и прочитать сообщение. Скрытый текст велел ему восстать против персидского владычества, которое положило начало восстанию против их завоевателей.

Геродот рассказывает другую историю о стеганографии, которая произошла несколько лет спустя, когда спартанский царь Демаратос отправил в Спарту, казалось бы, пустую восковую табличку. Под воском было спрятано сообщение, предупреждающее спартанцев о планируемом вторжении Ксеркса.

Геродот известен своими небылицами, поэтому мы не можем быть уверены в правдивости этих историй, но это самые ранние записи стеганографии, которые у нас есть.

Прошло совсем немного времени, прежде чем были записаны более сложные формы стеганографии. В 4 веке до нашей эры Эней Тактик упомянул о технике пробивания отверстий. Филон Византийский был первым, кто обсудил невидимые чернила , написав о них в третьем веке до нашей эры. В его рецепте для написания текста использовались желчные орехи, а для его раскрытия – раствор сульфата меди.

Термин «стеганография» впервые был использован в книге Иоганна Тритемиуса под названием « Steganographia ». Это слово объединило греческое steganos , что означает скрытый, с graphein , что означает письмо.

Стеганография была умной книгой, которая якобы была о магии и оккультизме, но использовала криптографию и стеганографию, чтобы скрыть ее реальный предмет, который сосредоточен вокруг криптографии и стеганографии.

За

Стеганография последовала Полиграфия , которая была впервые опубликована после смерти Тритемия в 1518 году.Это была более прямая книга о стеганографии и ее практике.

Еще одно важное событие в стеганографии произошло в 1605 году, когда Фрэнсис Бэкон изобрел шифр Бэкона. В этом методе использовались два разных шрифта, чтобы закодировать секретное сообщение в, казалось бы, невинный текст.

Микроточки

были впервые разработаны во второй половине 19 века, но они не использовались широко для стеганографии до Первой мировой войны. Они включают уменьшение сообщения или изображения до размера точки, что позволяет людям общаться и передавать на информацию без ведома их противников.

За прошедшие годы появилось множество других стеганографических разработок и методов. Стеганография продолжает практиковаться и по сей день, с низкотехнологичными версиями, часто используемыми тюремными бандами, и цифровыми методами, используемыми для сокрытия данных на изображениях, аудио и других носителях.

Стеганография против криптографа y

Стеганография ориентирована на сокрытие наличия информации, в то время как криптография больше заботится о том, чтобы обеспечить невозможность доступа к информации.При правильном использовании стеганографии никто – кроме предполагаемых получателей – не должен сказать, что имеет место какое-либо скрытое общение . Это делает его полезным методом в ситуациях, когда очевидный контакт небезопасен.

Напротив, криптография, как правило, используется в ситуациях, когда участников не волнует, если кто-то узнает, что они общаются, но им нужно, чтобы само сообщение было скрыто и недоступно для третьих лиц.

Давайте рассмотрим несколько примеров, чтобы понять различия. Если вы были политическим активистом и сидели в тюрьме, и вам нужно общаться с вашей организацией, то материально-техническое обеспечение может оказаться сложной задачей. Власти могут контролировать все, что входит и выходит из вашей камеры, поэтому вам, вероятно, придется скрывать любое общение, которое происходит .

В такой ситуации стеганография будет хорошим выбором. Это может быть сложно с имеющимися у вас ресурсами, но вы можете написать простое звучащее письмо со скрытым сообщением, замаскированным с помощью различных типов шрифтов или других стеганографических методов.

В качестве альтернативы, предположим, что вы дипломат, обсуждающий секретные детали со своей страной. Для дипломатов нормально разговаривать с официальными лицами из своей страны, поэтому сами сообщения не вызывают никаких подозрений. Однако, поскольку содержание разговора является совершенно секретным, дипломат может захотеть использовать криптографию и поговорить по зашифрованной линии.

Если шпионы или злоумышленники попытаются перехватить разговор, они будут иметь доступ только к зашифрованному тексту, а не к тому, что на самом деле говорят обе стороны .

Давайте перевернем все, чтобы еще глубже изучить различия. Если бы политический активист использовал криптографию для связи со своей организацией, власти, скорее всего, перехватили бы его.

Должностные лица увидят зашифрованный текст и узнают, что активист пытается отправить закодированное сообщение, а затем, скорее всего, остановят его доставку и допросят активиста об этом. Это могло закончиться очень плохо – избиениями, пытками или даже смертью активиста. Поэтому в таком сценарии больше подходит стеганография.

И наоборот, дипломаты часто находятся под наблюдением принимающих стран. Если дипломат пытался отправить домой скрытые стеганографически сообщения, их можно было перехватить, проанализировать и раскрыть их содержимое. В этой ситуации больше подходит криптография, потому что, хотя перехватчики будут знать, что происходит обмен данными, они не смогут узнать, что это касается.

См. Также: Руководство по криптографии для начинающих

Сочетание стеганографии и криптографии

Хотя эти два процесса часто выполняются отдельно, их также можно объединить вместе, чтобы получить преимущества, которые исходят от обоих полей .Если вы хотите скрыть факт связи, но также защитить сообщение на случай, если оно будет обнаружено, вы можете сначала зашифровать его, а затем скрыть с помощью стеганографии.

В качестве примера предположим, что вы хотите скрыть сообщение «Я иду домой» с помощью простого шифра Цезаря и невидимых чернил. Используя шифр, вы можете сдвинуть каждый символ на тот, который следует за ним в алфавите, что даст вам зашифрованный текст:

J’n hpjoh ipnf

Теперь, когда у вас есть зашифрованный текст, вы можете записать его на листе бумаги лимонным соком или любыми невидимыми чернилами, которые у вас есть под рукой.Если ваш получатель знает, где будет находиться сообщение, как его раскрыть (в данном случае – тепло) и как его расшифровать, он сможет получить доступ к секретному сообщению .

Если кто-то перехватит сообщение, но не сможет обнаружить невидимые чернила, он не узнает, что произошла какая-либо коммуникация. Если они действительно знают, что сообщение есть, но не могут взломать код, тогда само сообщение будет по-прежнему в безопасности, но перехватчик будет знать, что что-то было отправлено.Они не смогут получить доступ к содержанию сообщения, если не смогут взломать код.

Если вы хотите повысить безопасность обмена данными, вы можете использовать более сложные методы шифрования и стеганографии, такие как AES и сегментация сложности битовой плоскости (BPCS), соответственно.

Использование стеганографии

У стеганографии есть несколько удивительных приложений, помимо очевидного – сокрытия данных и сообщений. Хакеры используют его для сокрытия кода в вредоносных атаках .Принтеры также используют стеганографию , скрывающую незаметные желтые точки, которые определяют, какой принтер создал документ и в какое время. Стеганографические методы также часто используются при нанесении водяных знаков и отпечатков пальцев , чтобы подтвердить право собственности и авторское право .

Ограничения стеганографии

Стеганография – полезная практика, но у нее есть ряд ограничений. Есть два ключевых фактора, которые часто конкурируют: первый – , насколько очевидны и легко обнаруживаются скрытые данные, (будь то человеческое восприятие или другие формы анализа), а второй – , сколько данных можно скрыть в данном файле или сообщении.

Чем выше процент данных, которые кто-то пытается скрыть, тем легче их обнаружить. Объем данных, который вы можете безопасно включить в данный файл, будет зависеть от стеганографической техники, уровня риска и ожидаемого количества тщательной проверки.

Если данные скрыты на изображениях, человеческому глазу все еще довольно сложно обнаружить аномалии после замены 20 процентов данных при условии, что информация была хорошо скрыта. При меньшем процентном соотношении изображение будет выглядеть практически так же.По мере того, как все больше данных упаковывается, качество начинает ухудшаться, и вы даже можете увидеть элементы скрытого изображения.

Если у вас возникли проблемы с представлением о том, как это выглядит, ознакомьтесь с примерами, начиная со страницы 3, а затем снова со страницы 12 в этой статье, написанной Джоном Ортисом для Black Hat.

Если мы используем 20 процентов в качестве эталона, то лучше всего иметь файл, размер которого как минимум в пять раз превышает размер данных, которые вы хотите скрыть. При использовании этого метода с низким уровнем риска вам понадобится файл размером пять гигабайт на каждый гигабайт, который вы хотите скрыть.

Это делает стеганографию относительно неэффективной. Если ваша цель – обеспечить безопасность и конфиденциальность данных, а не скрывать тот факт, что происходит обмен данными, криптография, как правило, является лучшим вариантом.

Помимо проблемы эффективности, получатель также должен знать, где и как была скрыта информация, чтобы он мог получить к ней доступ . Обычно это означает, что вам потребуется доступ к защищенному каналу, чтобы вы могли обсудить эти детали без их перехвата злоумышленниками.Поскольку безопасные каналы часто трудно найти, особенно в ситуациях, когда в первую очередь требуется стеганография, эту проблему может оказаться непростой задачей.

Наконец, пытаясь скрыть информацию, важно учитывать принцип Керкхоффса:

« A криптосистема должна быть защищена, даже если все в системе, кроме ключа , является общеизвестным ».

Центральным моментом является то, что неразумно использовать систему, в которой единственной защитой является неосведомленность врага – они могут наткнуться или сделать вывод, что есть скрытые данные, а затем найти способы их извлечь.

Это зависит от ситуации, но если сохранение информации в безопасности и недоступность для неавторизованных сторон имеет первостепенное значение, то данные должны быть зашифрованы с помощью закрытого ключа до применения стеганографических методов.

Различные виды стеганографии

Существует слишком много типов стеганографии, чтобы охватить каждый из них, поэтому мы будем придерживаться наиболее часто используемых и интересных форм, приводя примеры того, как они используются.

Физическая стеганография

Стеганография была разработана задолго до компьютеров, поэтому существует ряд нецифровых методов, которые мы можем использовать для сокрытия информации.

Невидимые чернила

На протяжении всей истории невидимые чернила были одной из самых распространенных стеганографических практик. Он работает по принципу, согласно которому сообщение может быть написано, не оставляя видимых следов, только для того, чтобы раскрыть его позже после применения определенной обработки.

В качестве невидимых чернил можно использовать широкий спектр веществ. Некоторые из них включают лимонный сок, колу, вино, уксус, молоко и мыльную воду, и все они становятся видимыми при нагревании. Моющие средства для стирки, солнцезащитный крем, мыло и слюна также являются невидимыми чернилами, но вместо этого они обнаруживаются ультрафиолетом.

Существует также ряд комбинаций, в которых первый ингредиент используется для письма, а второй вызывает химическую реакцию, которая делает изображение видимым. К ним относятся крахмал и йод, сульфат железа и карбонат натрия, уксус и вода из краснокочанной капусты, фенолфталеин и пары аммиака, а также соль и нитрат серебра.

Невидимые чернила можно полагаться только тогда, когда злоумышленники не подозревают, что они были использованы . Если сообщения уже проверяются, это может быть не лучший метод, потому что обнаружить сообщения относительно легко.Точно так же, если в процессе письма остаются какие-либо признаки, такие как другая текстура, царапины или измененный блеск, невидимые чернила могут быть обнаружены противником.

Невидимые чернила были важной частью коммуникационного процесса Джорджа Вашингтона, когда он работал над свержением британцев. Он создал шпионскую группу в 1778 году, и между ее участниками часто пересылались сообщения. Они часто писали законный список покупок со скрытым под ним невидимым чернильным сообщением на всякий случай, если записка была перехвачена.

Они использовали чернила, разработанные доктором Джеймсом Джеем. Вашингтон часто называл это «лекарством» в своих письмах как прикрытие. Письма также часто писались кодом, на случай, если англичане наткнутся на одно из сообщений. Сочетание стеганографии с шифрованием добавило еще один уровень защиты.

Нулевые шифры

Нулевые шифры скрывают свои настоящие сообщения среди, казалось бы, нормального текста, используя ряд различных методов. Общие примеры включают создание обычного текста, в котором каждое n-е слово или даже буква является частью секретного сообщения.

Например, если мы используем нулевой шифр, где каждое пятое слово является нашим настоящим сообщением, мы можем принять такое сообщение, как:

Мне не нужны собаки , потому что они воняют, а – это , не известные как отличные .

И найди скрытый текст:

« собаки отличные »

В качестве альтернативы мы можем закодировать что-нибудь в первой букве каждого третьего слова:

Если вы ч, ели, будучи таким или , купите аппи р или только р , это поможет х у.е.

Содержит секретное сообщение:

« счастливый »

Вы можете создавать и использовать нулевые шифры практически по любой схеме, которую только можете придумать, если ваш получатель знает эту технику. Однако создание скрытых сообщений способом, не вызывающим подозрений, может быть очень трудоемким и длительным процессом, поэтому нулевые шифры не являются самым эффективным средством секретной связи.

ФБР опубликовало этот образец нулевого шифра, который они перехватили у заключенного:

Предоставлено ФБР.

Весь текст создает впечатление, что у отправителя довольно бурная семейная жизнь, но на первый взгляд автор не защищает ничего криминального. Когда вы читаете каждое пятое слово, которое ФБР с благодарностью выделило для нас, оно становится гораздо более зловещим.

Заканчивается фразой «ЕСЛИ ВИННА В ЗАПИСИ, ОН ДОЛЖЕН БЫТЬ УДАРЕН». Другими словами, Мо должен быть убит, если он будет признан виновным. К счастью для Мо, стеганография этого заключенного была недостаточно точной, и сообщение было расшифровано ФБР.

Шифр ​​Бэкона

Другой ранней схемой стеганографии был шифр Бэкона, изобретенный философом и политиком Фрэнсисом Бэконом в семнадцатом веке. Это была интересная разработка, потому что секретное сообщение скрывается в формате текста, а не в его содержании.

Шифр ​​Бэкона – это стеганографический метод, а не криптографический, потому что сообщение скрывается за кажущимся нормальным текстом, а не отображается как беспорядок зашифрованного текста на простом виде.

Посмотрите на изображение ниже в качестве примера:

Двусторонний шифр Бэкона Нью-Йоркской публичной библиотеки под лицензией CC0.

Как видите, в этом примере используются два разных стиля шрифта для строчных и прописных букв. Чтобы скрыть сообщение с использованием шифра Бэкона, невинное сообщение пишется с использованием комбинации двух разных стилей. Секретное сообщение состоит из блоков из пяти букв. Конкретное расположение шрифтов в каждой группе из пяти букв представляет одну букву скрытого сообщения .

Это может быть трудно увидеть на изображении, но стихотворение в верхнем левом углу « Имей больше, чем ты показываешь, говори, чтобы не было… » на самом деле содержит секретное сообщение. Чтобы раскрыть текст, скрытый шифром Бэкона, стихотворение необходимо сначала разбить на блоки из пяти букв:

Хавем

орет

анто

ushow

estSp и др.

Следующий шаг – сравнить стиль шрифта каждой буквы и решить, подходит ли он к первой группе, «a», или второй, «b».Заглавные и строчные буквы нашей первой группы, Havem », написаны шрифтом« a ». Согласно ключу (который напечатан крошечным шрифтом внизу слева), «aaaaa» переводится в букву «A» .

Если мы проделаем тот же процесс со второй группой из пяти букв, «oreth», первая будет написана в стиле «a», вторая – в стиле «b», третья – в стиле «a», четвертая – в стиле. «Б» и, наконец, стиль «а». Серия «ababa» переводится в «L» согласно коду .

Если мы переведем все стихотворение таким образом, то откроется «ВСЕ, ЧТО БЛЕСТКИ НЕ ЗОЛОТО». Как видите, это относительно новый процесс сокрытия сообщений. Если противник не знает шифра Бэкона, довольно просто пропустить секретное сообщение.

Шифр

Бэкона на самом деле представляет собой простую двоичную систему, и она не ограничивается типами шрифтов. Вы можете скрыть сообщение с помощью системы a / b, изменив интервал, размер букв, написав их немного выше или ниже линии или с помощью других тонких манипуляций.

Также можно использовать другой метод кодирования, что еще больше усложнит вашим врагам обнаружение скрытого текста. Вместо «aaaaa», представляющего «A», вы можете вместо «A» использовать «aababababbabaaaa» или другую строку. Очевидно, что это дольше и гораздо менее эффективно, и вам также нужно будет убедиться, что ваш получатель знает о новом методе кодирования.

Шифр ​​Бэкона использовался для сокрытия информации много раз на протяжении многих лет.В последнее время печально известная банда сторонников превосходства белой расы, Арийское братство, использовала его для кодирования списков членов банд и для упорядочивания ударов по своим врагам.

Микроточки

Если вы хотите скрыть сообщения или другую информацию, один из лучших способов – сделать ее невидимой или, по крайней мере, как можно ближе. Это школа мысли, которая стоит за микроточками. Впервые они были разработаны в конце 19-го века и усовершенствованы в 20-м.

Фотографические методы позволяют уменьшить изображения или текст до крошечной доли исходного размера.К 1925 году метод, разработанный Эмануэлем Голдбергом, был настолько сложным, что обычную печатную страницу можно было уменьшить до одной сотой квадратного миллиметра .

Microdots позволяли людям скрывать большие объемы информации без видимых следов. Шпионы могут скрывать их от себя, отправлять по почте или хранить информацию, хранящуюся о них. Если злоумышленник уже не вызывает подозрений, микроточки практически невозможно обнаружить из-за их крошечной природы.

Они активно использовались во время Первой мировой войны, Второй мировой войны и холодной войны.Один из ключевых инцидентов произошел с тройным сербским агентом Душко Поповым. Он был богатым человеком, проникшим в немецкую военную разведку Абвер.

Нацисты предоставили ему информацию, и после британского налета на военно-морскую базу Италии Таранто они сделали вывод, что японцы интересовались тем, как произошло нападение. Его кураторы отправили ему сообщение через микроточку с указанием отправиться в США и доложить японцам о защите Перл-Харбора.

Находясь в США, Попов предупредил официальных лиц США об интересе врага к Перл-Харбору, хотя, похоже, эта информация так и не дошла до военных.Этот промах привел к тому, что США были ошеломлены атакой на Перл-Харбор.

В настоящее время не так много информации о том, используются ли микроточки и как, хотя этого и следовало ожидать, учитывая их тайный характер. В связи с распространением цифровых коммуникаций и других технологий маловероятно, что микроточки все еще так широко используются, хотя могут быть нишевые приложения.

Стеганографический принтер

Пример кода, оставленного принтерами. Принтер Steganography от Parhamr под лицензией CC0.

С 1980-х годов различные производители принтеров запрограммировали свои машины на печать серии почти незаметных желтых точек на каждой странице. Каждая точка имеет размер всего одну десятую миллиметра, и их расположение закодировано для отображения серийного номера принтера, а также его даты и времени.

Эта информация повторяется снова и снова на странице, так что информацию можно восстановить, даже если будет найдена только часть страницы или если напечатанный код поврежден из-за ошибки принтера, влажности или других проблем.

Эта стеганографическая практика якобы используется для борьбы с фальшивомонетчиками – если власти конфискуют банкноты, они смогут выяснить, на какой машине они были напечатаны. Предполагается, что точки также используются для отслеживания виновных в других преступлениях, при этом некоторые предполагают, что разоблачитель из АНБ, победительница реальности, была бы поймана с использованием этого метода, если бы она не совершила других ошибок.

Секретные точки не были обнародованы до 2004 года, когда PC World опубликовала статью, в которой говорилось, что голландские власти использовали коды, чтобы выследить банду, которая подделывала билеты на поезд.

Существует несколько различных схем кодирования. Подтверждено, что большинство крупных производителей принтеров используют хотя бы один из них. На данном этапе исследователи из EFF не уверены, что каждая модель принтера тайно скрывает какую-то информацию, которую можно использовать для отслеживания того, когда и где был напечатан документ. Из-за этого считается наиболее безопасным, если предположить, что каждый принтер оставляет след .

В 2018 году исследователи из Дрезденского университета выпустили программу, которая добавляет дополнительные желтые точки, скремблируя код.Это не позволяет никому отследить, когда и где был напечатан документ. Программное обеспечение было разработано, чтобы помочь информаторам и другим активистам сохранить свою анонимность.

Программное обеспечение имеет некоторые ограничения, в том числе то, что оно должно использоваться с принтером, который запрограммирован с использованием той же техники кодирования желтой точки. Поскольку используется целый ряд других идентификационных кодов, все еще существует вероятность того, что принтер человека оставит на странице другие отметки, которые можно использовать для их идентификации.

Цифровая стеганография

Как и все остальное в нашей жизни, стеганография проникла в цифровую сферу. Можно скрыть информацию в файлах разных типов, в различных онлайн-заведениях и даже в местах, о которых вы даже не подозреваете, например, варьируя время между пакетами данных, отправляемыми по сетевому протоколу.

Медиа-файлы являются одними из самых популярных мест для сокрытия информации, поскольку их большой размер означает, что в них можно поместить больше секретных данных, не вызывая подозрений.Существует три различных способа скрытия информации в файлах:

  • К добавив его в файл , например, в неиспользуемое пространство заголовка.
  • На подстановка части информации в файле. Один из наиболее распространенных способов сделать это – изменить младший значащий бит (LSB). В изображениях, аудио и других файлах последние биты информации в байте не обязательно так важны, как начальные. Например, 10010010 может быть оттенком синего.Если мы изменим только последние два бита на 10010001, это может быть почти такой же оттенок синего. Это означает, что мы можем скрыть наши секретные данные в последних двух битах каждого пикселя изображения без заметного изменения изображения. Если мы изменим первые биты, это значительно изменит его.
  • К создан новый, казалось бы, безобидный файл , который на самом деле является просто обложкой для стеганографического текста.

Видеостеганография

Видео – это относительно большие файлы, поэтому они могут скрыть больше данных, чем большинство альтернатив.Некоторые из наиболее распространенных методов включают в себя множество различных схем для замены младших значащих битов (полиномиальные уравнения, на основе хеширования и т. Д.). В качестве альтернативы, данные также могут быть встроены в каждый кадр, или также могут использоваться данные фильтрации и маскирования. В Интернете доступен ряд программ видеостеганографии.

Один из самых интересных случаев видеостеганографии был раскрыт, когда в 2011 году власти Германии арестовали предполагаемого члена «Аль-Каиды». Офицеры обыскали этого человека и обнаружили в его нижнем белье флеш-накопитель и карты памяти.Среди других файлов было порнографическое видео под названием Kick Ass .

Поскольку он подозревался в причастности к терроризму, власти дополнительно исследовали видео и обнаружили, что стеганографические методы были использованы для сокрытия более ста документов Аль-Каиды. В их число входили учебные пособия для террористов и сюжеты для будущих атак.

Каким бы неисламским ни казалось наличие порнографии, на самом деле это довольно хитрая схема. Когда власти находят зашифрованные файлы, их подозрения часто возникают. они задаются вопросом, почему файл был зашифрован вообще.

Если бы они принудили подозреваемого передать свой ключ и обнаружили, что цель зашифровала детские телешоу, это показалось бы подозрительным. Власти будут знать, что что-то не так, и с большей вероятностью изучат данные и обнаружат скрытую информацию.

Поскольку порнография, как правило, является табу, особенно для мусульман, власти могут просмотреть контент, а затем просто отмахнуться от этого человека как сексуального извращенца, исполненного стыда, вместо того, чтобы изучать данные дальше.К счастью для мира, немецкие официальные лица не обманули.

Стеганография изображения

Данные можно скрыть на изображениях с помощью различных методов. К ним относятся:

  • Наименьший бит – Мы обсуждали это ранее в разделе Цифровая стеганография .
  • Сегментация сложности битовой плоскости (BPCS) – Этот метод заменяет сложные данные скрытой информацией способом, который не воспринимается человеческим глазом.
  • Скрытие большой емкости в файлах JPEG – По сути, это адаптация наименее значимого бита, которая компенсирует сжатие, связанное с файлами JPEG.

В 2010 году российская шпионская сеть была арестована властями США. В рамках своего коммуникационного процесса они шифруют данные, используют стеганографию, чтобы скрыть их в изображениях, а затем размещать их на общедоступных веб-сайтах. Техника связи была обнаружена после обыска в домах подозреваемых, когда на некоторых из их компьютеров было обнаружено программное обеспечение для стеганографии.

Стеганография также использовалась для кражи интеллектуальной собственности. В 2018 году инженер GE вступил в сговор с деловым партнером из Китая с целью украсть секреты компании, связанные с паровыми и газовыми турбинами. Сначала он просто копировал файлы на флешку. Его поймали, и компания заблокировала USB-порты и запретила использование флеш-накопителей.

Примечательно, что его не уволили и ему дали еще одну возможность украсть файлы. Он взял данные из 40 файлов Matlab и Excel, использовал стеганографию, чтобы скрыть их на изображении заката, затем отправил их себе по электронной почте, прежде чем переслать своему деловому партнеру.Он был пойман GE, а затем обвинен по шести пунктам обвинения в экономическом шпионаже.

Стеганография также становится все более распространенной среди хакеров, что вызывает тревогу. Исследователи из Trend Micro проанализировали усилия учетной записи Twitter, которая размещала вредоносные мемы в октябре 2018 года.

Когда вредоносная программа запускалась на устройстве, она загружала мемы из учетной записи Twitter, а затем извлекала вредоносную команду, скрытую внутри них. Он сделал снимок экрана зараженного компьютера и отправил информацию злоумышленнику после того, как он собрал данные сервера управления от Pastebin.

Аудиостеганография

Аудиостеганография также включает ряд различных методов. Как и в случае со всеми видами стеганографии, важно, чтобы методы были надежными, могли нести разумную часть скрытых данных и чтобы любые изменения были как можно более незаметными. Вот некоторые из наиболее распространенных методов:

  • Кодирование наименее значимых битов – Как и в случае с другими типами наименее значимых битов, о которых мы упоминали, можно изменять менее важные части аудиоданных без каких-либо явных различий в звучании файла.
  • Скрытие эха – Данные также можно замаскировать в эхо.
  • Вставка тона – Поскольку трудно обнаружить тоны с более низкой энергией, когда они находятся рядом с более мощными, эти тоны с более низкой энергией можно использовать для сокрытия данных.

Польский исследователь использовал аудиостеганографию в интересном проекте. Взял песню Rhythm is a Dancer от Snap! а затем изменил темп. Когда бит был замедлен, он представлял тире в азбуке Морзе, а когда бит был ускорен, он означал точку.Он использовал эту систему, чтобы объяснить, что «стеганография – это танцор!»

Затем он исполнил песню профессиональным музыкантам и непрофессионалам. При расхождении темпа в один процент никто не заметил, что что-то не так. Профессиональные музыканты знали, что что-то не так, только около двух процентов, а все остальные – около трех процентов.

Его результаты показывают, что в танцевальных песнях довольно легко скрыть информацию, чтобы никто этого не заметил. Несмотря на это, его метод не является особенно эффективным способом общения, потому что он передает только три слова за всю песню.

Текст

Что касается текста, существует множество способов скрыть информацию. Однако, поскольку текстовые файлы обычно довольно малы, они не особенно полезны для отправки больших объемов данных . Один из простых способов состоит в том, чтобы открыть Microsoft Word, ввести секретное сообщение и затем изменить цвет текста на белый.

На белом фоне вашего текстового редактора будет похоже, что там ничего нет. Затем вы можете сохранить его и отправить своему сообщнику, убедившись, что вы проинструктировали его по безопасному каналу о том, как получить доступ к информации.

В противном случае они могут быть озадачены, почему вы продолжаете отправлять им пустые документы. Это не очень безопасный метод, потому что любой, кто перехватывает сообщения, может с подозрением относиться к тому, почему вы всегда отправляете пустые документы. Все, что им нужно сделать, это выделить текст, и ваш сюжет сорвется.

spammimic предлагает еще один стеганографический метод секретного общения. Инструмент веб-сайта позволяет закодировать сообщение так, чтобы оно выглядело как спам . Поскольку мы так привыкли игнорировать спам, подобное сообщение может легко пролететь незамеченным и позволить вам общаться, не будучи обнаруженным.Полезность программного обеспечения спорна, но, по крайней мере, оно показывает, что сообщения можно скрыть самыми разными способами – вам просто нужно мыслить нестандартно.

Скрытие данных на обычном сайте

Интернет непостижимо большой, он содержит множество странной и бессмысленной информации. Это оставляет много возможностей скрывать секретные сообщения публично, не вызывая никаких подозрений.

Пока два человека не находятся под пристальным наблюдением, они могут легко публиковать свои сообщения друг другу на популярных или малоизвестных веб-сайтах, не будучи пойманными .Им просто нужно убедиться, что их настоящие намерения не понятны никому из посторонних.

Только подумайте обо всех абсурдных комментариях, которые вы встретили на форумах или в социальных сетях, и о тысячах сообщений в блогах, которые не имели абсолютно никакого смысла. Мы склонны либо отмахиваться от них, либо читать их для собственного удовольствия, но никогда не задумываемся, что в них может быть что-то большее, чем безумие.

The Intercept утверждает, что даже АНБ участвовало в этой практике, используя свой официальный аккаунт в Твиттере для связи с российскими шпионами.В ходе подпольной операции, как сообщает Intercept, некоторые участники слили подробности твитов АНБ российским оперативникам до того, как они были опубликованы. Согласно сообщению, это послужило подтверждением того, что на самом деле они были представителями АНБ, а не просто мошенниками.

Обнаружение стеганографии

Стеганографию невероятно сложно обнаружить, особенно когда нет причин для подозрений. В онлайн-мире перед нашими глазами проходит так много информации, что мы просто не можем уделить времени или усилий тщательному изучению каждой аномалии, не говоря уже о вещах, которые кажутся законными.

Вот почему так сложно говорить о хорошей стеганографии. Все примеры, о которых мы говорили, были неудачными, потому что теперь они стали достоянием общественности. . Методы активно исследуются, и технология совершенствуется, но сама ее природа делает невозможным обнаружение успешной стеганографии в дикой природе.

Также могут существовать различные методы, разработанные за пределами публичной сферы, спецслужбами, террористическими сетями и преступными группировками.Мы действительно не сможем узнать, пока не встретим их примеры.

Несмотря на это, мы можем применить множество аналитических инструментов, когда подозреваем, что стеганография используется для сокрытия сообщений. Однако выбор правильного инструмента зависит от того, какие методы скрывали данные в первую очередь.

Обнаружение физической стеганографии

Когда дело доходит до невидимых чернил, методы обнаружения зависят от того, какие невидимые чернила использовались. Если это было сделано некачественно, на бумаге могут быть царапины, изменение ее текстуры или иное отражение там, где надпись была скрыта.

Если предполагается, что сообщение содержит невидимые чернила, вы можете сначала осмотреть его визуально и понюхать на предмет каких-либо дефектов. Следующий шаг – пропустить его под ультрафиолетовым светом, который показывает несколько типов невидимых чернил. После этого сообщение можно подвергнуть воздействию тепла, в результате чего могут появиться другие виды чернил. Если вы все еще не нашли сообщение, возможно, вам помогут пары йода.

Если ни один из этих методов не сработает, вы не сможете доказать, что там нет сообщения – просто вряд ли оно будет.Ваш противник может использовать изощренный раствор невидимых чернил, о котором вы не подозреваете.

Нулевые шифры часто можно обнаружить по аномалиям в тексте. Иногда они используют странные обороты фраз, когда создатель пытается превратить свое секретное сообщение в текст обложки. Однако, если нулевой шифр выполнен хорошо и у вас нет причин тщательно его исследовать, людям может быть просто пропустить скрытые сообщения мимо вас .

Аналогичным образом шифр Бэкона может быть обнаружен путем поиска аномалий.В подозрительном тексте перехватчики должны проверять шрифты, интервалы, размер и многие другие факторы. Опять же, если все сделано хорошо, может быть трудно определить, присутствует ли секретное сообщение.

Крошечный размер микроточек делает их практически невозможными для обнаружения, если перехватчик уже не насторожился. С другой стороны, поскольку мы знаем, что принтеры оставляют коды на каждой странице, их довольно легко обнаружить.

Один из методов заключается в том, чтобы выполнить сканирование страницы в высоком качестве, а затем увеличить часть белого пространства.Если вы перевернете цвета, желтые точки станут более заметными. Как только вы это сделаете, вы можете использовать этот инструмент из Дрезденского университета, чтобы попытаться расшифровать точки.

Обнаружение цифровой стеганографии

Цифровая стеганография также может быть невероятно трудной для обнаружения . Если у вас уже нет подозрений или стеганография не была сделана плохо, вы вряд ли будете серьезно проверять чьи-то файлы.

Одна из самых важных подсказок – это когда на чьем-то компьютере обнаруживается стеганографическое программное обеспечение или если он уже посещал сайты, связанные со стеганографией.Это хороший показатель того, что они могут скрывать файлы со стеганографией, и даже может дать подсказки о том, как они это делают.

Если доступна исходная версия файла, обнаружение стеганографических модификаций относительно несложно. Вы можете взять хэш исходного файла и сравнить его с подозрительным файлом . Если они разные, значит, файл был изменен и может содержать скрытые данные.

Если описанный выше метод невозможен, стеганографию можно также обнаружить с помощью статистического анализа.Хотя наши глаза и уши, как правило, не могут обнаружить скрытую информацию в изображениях и аудио, секретные данные часто можно легко обнаружить, ища статистические аномалии и несоответствия.

Обнаружение стеганографии – это только часть процесса. Если есть подозрение на стеганографию, и исследователь почти уверен, что она содержит скрытую информацию, он все равно не сможет раскрыть данные. У них может не быть подходящих стеганографических инструментов, они могут быть не в состоянии понять алгоритм или данные могут быть зашифрованы заранее .

Если стеганография обнаружена перехватчиком, это может означать, а может и не означать отказ коммуникаторов. Это зависит от первоначальной причины отправки сообщения. Если было абсолютно необходимо, чтобы общение оставалось незамеченным, то обнаружение поставило бы под угрозу их план. В других случаях коммуникаторы могут быть в безопасности, пока злоумышленник не сможет получить доступ к самим данным.

Безопасна ли стеганография для сокрытия сообщений?

Стеганография может быть полезной, но нуждается в ее применении в правильных ситуациях – когда вы хотите скрыть факт общения .При правильном использовании вы можете отправлять секретные сообщения прямо из-под носа ваших врагов.

Во многих случаях стеганография совершенно не нужна. Если не имеет значения, обнаружат ли третьи стороны, что вы общаетесь, но детали этого сообщения должны оставаться в секрете, вам следует вместо этого использовать криптографию.

Стеганография может быть неэффективной и отнимать много времени, и она по-прежнему требует, чтобы у вас был защищенный канал, по которому вы можете сообщить, какая стеганографическая техника используется, а где данные скрыты.

Шифрование намного проще, и в одном пространстве можно закодировать гораздо больше данных. Используя такие методы, как шифрование с открытым ключом, вы можете общаться даже без использования защищенного канала.

Когда стеганография используется сама по себе, это безопасность через неясность, которая может привести к раскрытию секретного сообщения. Если вы хотите скрыть сообщение от злоумышленников, но также защитить его на случай обнаружения, лучше всего объединить стеганографию с криптографией . Эта комбинация дает вам преимущества обоих методов и может защитить вас и ваши данные от компрометации.

Вычислительные методы шифрования изображений: всесторонний обзор

Изображения содержат очень важную и конфиденциальную информацию. Поскольку изображения играют важную роль во многих приложениях, таких как военная связь, дистанционное зондирование и получение медицинских изображений, поэтому необходимо защищать чувствительную и конфиденциальную информацию от несанкционированного использования и модификации. Для достижения этой цели шифрование – один из лучших методов сокрытия информации.В последние годы исследователи разработали множество подходов к шифрованию изображений. Они используют разные концепции шифрования изображений для повышения безопасности. Основная цель этой статьи – представить всесторонний обзор существующих подходов к шифрованию изображений. Эти подходы классифицируются на основе различных концепций, таких как хаотические карты, ДНК, сжатие и шифрование оптических изображений. Проведено сравнение существующих подходов к доступу к различным параметрам безопасности. Также представлены ключевые показатели производительности.Будущие возможности шифрования изображений также представлены для поощрения исследовательского сообщества.

1. Введение

Благодаря развитию технологий цифровые изображения используются во многих приложениях, таких как получение медицинских изображений, дистанционное зондирование и частные конференции. Эти изображения могут содержать конфиденциальную и конфиденциальную информацию [1]. Передача этих изображений по общедоступным сетям подвержена ряду проблем, таких как изменение и несанкционированный доступ. Утечка конфиденциальной информации может вызвать проблемы военного характера, национальной безопасности и дискреционные права.Более того, когда люди хотят обмениваться изображениями через общедоступную сеть, необходимо обеспечить их конфиденциальность. Следовательно, изображения требуют защиты от различных атак безопасности [2].

Из литературы было обнаружено, что подходы к шифрованию изображений могут использоваться для обеспечения безопасности этих изображений. Шифрование изображения – это процедура, которая преобразует простое изображение в зашифрованное с помощью секретного ключа. Процесс дешифрования расшифровывает зашифрованное изображение в исходное изображение с использованием секретного ключа [3, 4].В основном операция дешифрования аналогична операции шифрования, но применяется в обратном порядке. Секретные ключи играют важную роль в шифровании. Поскольку безопасность метода шифрования в основном зависит от него, используются два типа ключей, а именно закрытый ключ и открытый ключ [5, 6]. В закрытом ключе процессы шифрования и дешифрования используют один и тот же ключ для шифрования и дешифрования изображений. В случае открытого ключа используются два ключа: один для шифрования и один для дешифрования.В этом случае ключ шифрования становится открытым, но ключ дешифрования всегда остается закрытым [7]. На рисунке 1 представлена ​​блок-схема шифрования изображений.

1.1. Основные термины, используемые в шифровании
(i) Простое изображение: это изображение, которое требует защиты при передаче по общедоступной сети. Он также известен как исходное или входное изображение. (Ii) Шифрованное изображение или зашифрованное изображение: простое изображение, преобразованное в нечитаемую форму после шифрования, называется зашифрованным изображением. (Iii) Шифрование: это процесс преобразования простого изображения. в зашифрованный образ с использованием метода шифрования и секретного ключа.(iv) Расшифровка: на стороне получателя зашифрованное изображение преобразуется в простое изображение с использованием метода дешифрования и секретного ключа. Этот процесс известен как дешифрование. (V) Ключ: безопасность подхода к шифрованию в основном зависит от ключа. Он может быть числовым или буквенно-цифровым. И для шифрования, и для дешифрования нужен ключ для выполнения соответствующих операций. Для большей безопасности информации всегда нужны надежные ключи.
1.2. Материалы и методы

К настоящему времени разработаны различные подходы к шифрованию изображений.Со временем исследователи также стали применять различные типы концепций для повышения безопасности изображений. Традиционные подходы, такие как DES, AES и IDEA, в случае изображений устарели. Поскольку изображения имеют другие свойства по сравнению с текстом, в последние несколько десятилетий используются многие подходы к шифрованию изображений; но в этом исследовании мы рассмотрели только последние восьмилетние подходы (2013–2020 гг.), потому что мы обнаружили применение различных концепций в области информационной безопасности.

Предпочтительные элементы отчетности для систематических обзоров и метаанализов (PRISMA) метод используется в этом исследовании для получения точных результатов и обобщения существующей работы в области шифрования изображений. Метод состоит из четырех этапов: (i) идентификация, (ii) проверка, (iii) соответствие критериям и (iv) включение, которые обеспечивают точный отчет для анализа. При использовании метода PRISMA конечный результат будет свободен от предвзятости обзорных исследований; тем не менее, большинство обзоров могут пострадать от выборочных отчетов о результатах.В дополнение к этому можно использовать количество источников, задав соответствующие логические запросы для исключения статей, не относящихся к исследованию. Модель начинается с этапа определения источников статьи, после чего выполняется проверка путем удаления реплик, а также нерелевантных статей путем просмотра заголовков и аннотаций. После этого оставшиеся статьи будут дополнительно проверены путем просмотра всего документа, и все статьи, не имеющие отношения к исследованию, исключаются из обзорных исследований.

В этом исследовании были выбраны пять хорошо известных баз данных для получения соответствующих статей для выполнения обзора, включая библиотеку Wiley, IEEE, Springer, ScienceDirect и Google scholar. К этим базам данных были выполнены следующие логические запросы: Запрос: TITLE-ABS-KEY («изображение» И «шифрование» И PUBYEAR 2015–2020 гг.). На основании вышеупомянутого запроса, введенного в пять различных баз данных, в общей сложности было найдено 10446 статей для связанных статей. Методом PRISMA было исключено 9523 статьи по заголовкам и аннотациям.Теперь оставшиеся 923 снова были отобраны, а 397 статей были снова удалены из исследования, поскольку они были либо статьями конференции, либо дублирующими. Теперь их число составляет 526, из которых 348 статей не имеют отношения к исследованию, поскольку они не имеют всех показателей оценки, которые были фактическими параметрами оценки исследования. После этого 19 статей были снова исключены, поскольку они были написаны не на английском языке. Затем окончательное число, которое приходит после прохождения различных параметров, было 159.Обобщен подробный отчет об анализе всех этих 159 статей с их результатами. На рисунке 2 представлена ​​блок-схема поиска публикаций в базе данных для систематических обзоров.


1.3. Вклад

Насколько нам известно, это первый систематический обзор литературы, в котором обсуждались методы шифрования изображений на основе метаэвристики. Помимо этого, мы также сравнили методы оптического шифрования изображений, которые игнорировались в большинстве существующих обзорных статей.Кроме того, просматривая последние статьи, мы оценили различные недостатки недавно опубликованных методов шифрования изображений. Основными вкладами этого документа являются следующие: (i) Изначально существующие подходы к шифрованию изображений подразделяются на категории на основе различных концепций, таких как хаос, ДНК, сжатие и оптика. (Ii) Различные метрики, используемые для вычисления характеристик изображения. Также обсуждаются подходы к шифрованию. (iii) Проводятся сравнения существующих подходов для доступа к различным параметрам безопасности.(iv) Наконец, для поощрения исследовательского сообщества также представлены будущие возможности шифрования изображений.

Остающийся документ организован следующим образом: метрики производительности обсуждаются в Разделе 2. В Разделе 3 обсуждаются различные категории существующих подходов к шифрованию изображений. В разделе 4 представлен сравнительный анализ существующих подходов к шифрованию изображений. Дальнейшие направления обсуждаются в Разделе 5. Раздел 6 завершает статью.

2. Параметры оценки

Параметры оценки используются для оценки эффективности шифрования изображений.Злоумышленники совершают множество атак на безопасность, чтобы взломать подход к шифрованию, а также найти ключ. Злоумышленники в основном используют криптоанализ для изучения подходов к шифрованию [8, 9]. Следовательно, необходимо скрыть статистику открытого текста и секретного ключа. Надежность шифрования изображений можно оценить с помощью анализа безопасности и качества. Анализ качества оценивает качество дешифрованного изображения с использованием пикового отношения сигнал / шум, среднеквадратичной ошибки и т. Д.Анализ безопасности включает статистический анализ, дифференциальный анализ и ключевой анализ.

Статистические свойства сгенерированного зашифрованного изображения можно проверить с помощью энтропии, коэффициента корреляции и анализа гистограммы. Требуется, чтобы подходы к шифрованию не предоставляли статистических данных о простом изображении. Иногда мы предполагаем, что злоумышленник получает подробную информацию о методе шифрования, не зная ключа. Другими словами, считается, что ключ встроен в подход шифрования.Затем злоумышленник предоставляет образ для метода шифрования и получает соответствующее зашифрованное изображение. После этого он внес небольшие изменения в то же изображение и получил другое зашифрованное изображение. Затем он пытается найти сходство между двумя зашифрованными изображениями, чтобы взломать подход к шифрованию. Это означает, что подход к шифрованию должен быть чувствительным к небольшим изменениям простого изображения. Он оценивается с помощью дифференциального анализа. При этом для одного и того же могут использоваться унифицированная средняя изменяющаяся интенсивность и количество показателей скорости изменения пикселей.

Поскольку мы знаем, что производительность метода шифрования изображений в основном зависит от ключа, он должен быть достаточно большим, чтобы его нельзя было легко угадать. Во-вторых, он должен быть чувствительным к небольшим изменениям. Подход с шифрованием должен генерировать совершенно другой образ шифра, даже если разница в один бит присутствует в двух ключах. Пока идет передача по зашумленному каналу, это может повлиять на зашифрованное изображение. Следовательно, подход к шифрованию должен быть устойчивым к шумовым атакам.Получатель должен иметь возможность восстановить исходное изображение. В приложениях реального времени скорость шифрования имеет большое значение. Всегда желательно, чтобы подход к шифрованию был быстрым. В таблице 1 определены различные параметры, используемые для оценки эффективности шифрования изображений. Он также представляет желаемое ожидание каждого параметра.


Параметр оценки Abbr. Ожидание

Анализ ключевого пространства [3] KA Большой размер ключа (более)
Анализ гистограммы однородный [1] HA Распределить пиксели равномерно
Информационная энтропия [10] IE Равно 8 для изображения с 256 уровнями серого
Шумовая атака [11] NA Должен быть защищен от шумовых атак
Коэффициент корреляции [12] CC Около 0
Среднеквадратичная ошибка [13] MSE Минимум
Пиковое отношение сигнал / шум [2, 14] PSNR Низкое между зашифрованные и актуальные изображения; высокий между зашифрованными и расшифрованными изображениями
Время выполнения [2] ET Минимум для практической реализации
Количество скоростей изменения пикселей [15] NPCR Максимальное значение (согласно критическому анализу, оно должно быть около 99.609% или более)
Единая средняя изменяющаяся интенсивность [16] UACI Минимальное значение (согласно критическому анализу оно должно быть около 33,464% или более)

3. Подходы к шифрованию изображений

К настоящему времени разработаны различные типы подходов к шифрованию изображений. Изучив литературу, мы разделили ее на различные типы, такие как подходы к шифрованию изображений на основе пространственного, трансформационного, оптического и компрессионного зондирования.На рисунке 3 показаны категории подходов к шифрованию изображений. В предыдущем подразделе эти подходы обсуждаются и анализируются с использованием показателей оценки. Этими параметрами являются KA, NPCR, HA, UACI, IE, CC и NA. В сравнениях символы и используются для обозначения того, учитывает ли данный подход соответствующую метрику или нет, соответственно.


3.1. Шифрование изображения в пространственной области

Подходы, которые напрямую управляют пикселями изображения, рассматриваются как подходы в пространственной области.В литературе представлены различные способы шифрования изображений на основе пространственной области. Но мы рассмотрели наиболее известные подходы, такие как подходы, основанные на хаотике, эллиптической кривой, нечеткой основе, ДНК и метаэвристике.

3.1.1. Подходы к шифрованию изображений на основе хаоса

Хаотические карты имеют большое значение в области шифрования. Эти карты генерируют случайные числа, которые используются в качестве секретных ключей при шифровании [17]. Причина в его свойствах, таких как динамический и детерминированный характер, чувствительность к начальным условиям и эргодичность.До сих пор используются разные типы хаотических карт. Но в основном они делятся на одномерные и многомерные хаотические карты. Хаотические карты помогают выполнять операции смешения и распространения в процессе шифрования [18]. Рисунок 4 демонстрирует схематический поток хаотических карт в подходе шифрования изображений.


Chen et al. [19] разработали подход к шифрованию изображений с использованием двумерной синусоидальной карты и карты Чебышева. Он разработал универсальный подход против деградации для хаотических карт, который улучшает производительность даже на устройствах с низкой точностью.Xuejing и Zihui [20] предложили шифрование изображений на основе пространственно-временной хаотической карты и кодирования ДНК. Во-первых, простое изображение преобразуется в три матрицы ДНК в зависимости от правила случайного кодирования; после этого полученная ДНК объединяется в современную матрицу. Затем он переставляется восходящей матрицей для создания зашифрованного изображения. Wang et al. [21] использовали решетку связанных карт (CML) и подход ДНК для шифрования изображений. Исмаил и др. [22] исследовали новую систему шифрования изображений без потерь, основанную на логистических картах дробного порядка и двугорбых логистических картах.

Wu et al. [23] разработали подход к шифрованию, использующий двумерное дискретное вейвлет-преобразование и гиперхаотическую систему для цветных изображений. Чай и др. [24] разработали подход к шифрованию цветных изображений с использованием 4D мемристической гиперхаотической карты с генетической рекомбинацией. Луо и др. [25] разработали подход к шифрованию изображений, основанный на квантовом кодировании и системе гиперхаоса. Кумар Патро и Ачарья [26] предложили подход к шифрованию изображений с использованием кусочно-линейной хаотической карты (PWLCM).В этом случае чередующаяся перестановка применяется по строкам и по столбцам. Наконец, он применяет операцию распространения к строке, столбцу и блоку для создания зашифрованного изображения.

Feng et al. [27] использовали дискретный логарифм и мемристическую хаотическую систему для шифрования изображений. Ван и Гао [28] разработали стратегию шифрования изображений, основанную на матричном полутензоре. Гиперхаотическая карта Лоренца также используется для генерации случайных чисел. Хуа и Чжоу [29] разработали подход к шифрованию изображений, обеспечивающий превосходные эффекты против дифференциальных и статистических атак.Идея фильтрации изображений используется при шифровании изображений для повышения безопасности шифрования. Gan et al. [30] реализовали подход к шифрованию изображений, основанный на путанице трехмерных битовых плоскостей. Лу и др. [31] предложил подход к шифрованию изображений, основанный на хаотической карте и S-блоке. При таком подходе была построена дискретная составная хаотическая карта. S-box также построен с использованием логистической синусоидальной системы.

Дэн и Зонг [32] представили подход к шифрованию двоичных изображений, основанный на хаотическом отображении. Авторы гипотетически исследовали подход и выяснили, что для этого подхода не требуется наличие более ранней информации об орбитальном распределении, и можно выбрать любую хаотическую модель.Патро и др. [33] разработали подход к шифрованию цветных изображений, который преодолевает недостатки выполнения процессов дисперсии на уровне блоков в изображениях произвольного размера. Wang et al. [34] реализовали подход к шифрованию изображений с использованием логико-динамических смешанных линейно-нелинейных решеток связанных карт.

Ye et al. [35] использовали мемристическую хаотическую карту для генерации секретных ключей для шифрования изображений. Лю и др. [36] разработали подход к быстрому шифрованию изображений, основанный на синусоидальной карте и итеративной хаотической карте с бесконечным коллапсом на основе модели связи модуляции с обратной связью.Cao et al. [37] разработали подход к шифрованию медицинских изображений с использованием карт границ. Он состоит из трех частей: разложения битовой плоскости, генератора случайных чисел и перестановки. Чай [38] разработал битовую структуру броуновского движения и одномерный хаотический каркас для шифрования цифровых изображений. Таблица 2 демонстрирует сравнение существующих подходов к шифрованию изображений на основе хаоса. Видно, что большинство подходов не удовлетворяют всем параметрам безопасности. Таким образом, это все еще открытая область для исследований.

Карта с гиперхаотическим кодированием 28854 55 продукт 8 8 карта 855

Арт. Техника HA KA IE NA NPCR UACI CC

[20] ДНК и хаотическая система 21] Хаотическая ДНК
[22] Обнаружение краев и хаотическая карта
[23] 6D гиперхаотический
[24] Гиперхаотическая система
[26] Система PWLCM
[27] Стандартная мемристивная хаотическая система
[30] Преобразование трехмерной битовой плоскости
[32] Хаотическая карта
[33] Распределение на уровне блока
[34]
[35] Смешанный мемристический хаотический контур
[36] Хаотическая карта
[37] Карты краев 0855 ✓
[38] Броуновское движение

3.1.2. Шифрование изображения на основе эллиптических кривых

Криптография на основе эллиптических кривых (ECC) работает с минимальным объемом памяти с малым размером ключа [39]. На рисунке 5 показано использование эллиптической кривой при шифровании изображений. Цветное изображение изначально сжимается и преобразуется в оттенки серого. Затем шифрование выполняется с использованием эллиптической кривой, трехмерной хаотической карты Лоренца и четырехмерной карты кошек Арнольда [40]. Хайят и Азам [41] разработали подход, основанный на псевдослучайных числах и блоках подстановки для шифрования цифрового изображения с помощью эллиптической кривой. .Луо и др. [42] представили подход к асимметричному шифрованию изображений, который зависит от теории хаоса и криптографии Эллипса Эль-Гамаля (EC-ElGamal). Banik et al. [43] открыли подход к шифрованию медицинских изображений, основанный на генераторе псевдослучайных чисел Мерсенна Твистера и аналоге эллиптической кривой криптосистемы Эль-Гамаля. Предлагаемый подход увеличивает время шифрования, а также решает проблему расширения информации, связанную с криптосистемой Эль-Гамаля. Рейад и Котульски [44] изучали подход к шифрованию изображений, который зависит от вычислительных задач (таких как сложение, удвоение и умножение), которые зависят от ECC.


Kumar et al. [45] реализовали подход к шифрованию изображений с использованием кодирования ECC и ДНК. Первоначально этот подход кодирует изображение RGB с использованием кодирования ДНК. После этого для шифрования используется шифрование по эллиптической кривой Диффи – Хеллмана (ECDHE). Чжан и Ван [46] представили улучшенный подход к шифрованию изображений на основе ECC. Для генерации секретного ключа используется подход Диффи-Хеллмана. Хаотическая карта также применяется в сочетании с ECC для выполнения перестановки и распространения.Laiphrakpam и Khumanthem [47] разработали подход к шифрованию изображений, основанный на хаотической структуре и эллиптической кривой над ограниченным полем.

Dawahdeh et al. [48] ​​разработали подход к шифрованию изображений, объединив ECC с шифром Хилла (ECCHC). Toughi et al. [39] реализовали шифрование изображений, используя эллиптическую кривую для получения серии случайных чисел, установленных на кривых. Лю и др. [49] разработали криптосистему на основе эллиптических кривых Менезеса – Ванстона. В этом случае функция двумерного дробного треугольника используется с дискретной хаотической картой.Wu et al. [40] предложил подход к шифрованию цветных изображений, основанный на хаотических системах и подходе Эль-Гамаля с эллиптической кривой. Сначала сжимается исходное изображение, а затем сжатое изображение шифруется с использованием улучшенной 4D карты кошек.

Nagaraj et al. [50] объединили операцию эллиптической кривой и магической матрицы для шифрования изображений. Входное изображение лежит в точках эллиптической кривой с использованием подхода преобразования. Изображение раскладывается на информационные матрицы. Каждый пиксель изображения переставляется волшебной матрицей.Наконец, каждый пиксель рассеивается для создания зашифрованного изображения с помощью ECC. В таблице 3 показано сравнение различных подходов к шифрованию изображений на основе ECC. Отмечается, что не существует такого подхода, который учитывал бы все параметры.

860855 860855 ✓ ✓ 908 55 ✗ 8 9055 ✓ 8608 8 эл. ✗ 908 8608608

Арт. Техника HA KA IE NA NPCR UACI CA PSNR MSE
8 9055 9055 кривая криптографии
[42] Эллиптический с шифрованием EIGamal
[43] Эллиптическая кривая с Mersenne Twister
[39] Эллиптическая кривая и AES
[45] ДНК с эллиптической кривой 908
[40] Эллиптическая кривая EIGamal-шифрование Эллиптическая кривая с ECC
[47]
[48] Эллиптический с шифром Хилла
[49] Эллиптическая кривая Менезеса – Ванстоуна

3.1.3. Подходы к шифрованию изображений на основе клеточных автоматов

Клеточные автоматы широко используются при шифровании изображений в качестве генератора псевдослучайных ситуаций. Эти сложные модели обладают определенной степенью эффективности и надежности. Клеточные автоматы используют правила для создания случайных последовательностей. Из-за свойств клеточных автоматов, таких как параллелизм и легкая и простая аппаратная структура, это важно для подходов к шифрованию [51]. На рисунке 6 показана общая структура шифрования изображений на основе клеточных автоматов.Операции смешения и распространения выполняются с использованием генератора ключей и клеточных автоматов соответственно. Клеточные автоматы генерируют случайные последовательности для рассеивания значений пикселей изображения [7].


Хан и др. [52] разработали гибридный подход к шифрованию изображений, объединив логистическую синусоидальную систему с двумерными клеточными автоматами. Mondal et al. [51] реализовали подход к шифрованию изображений, который является исключительно безопасным на основе хаотической карты перекоса и клеточных автоматов.Zhang et al. [53] использовали одномерную хаотическую карту для генерации псевдослучайного числа. Для выполнения перестановки-подстановки используются клеточные автоматы битового уровня для генерации зашифрованного изображения.

Su et al. [54] разработали детерминированный подход к шифрованию изображений, основанный на обратимых клеточных автоматах (DERCA). Этот подход решает проблему поиска сходства на зашифрованных изображениях. Он находит соответствие “один ко многим” между гистограммами зашифрованных и исходных изображений. Рамирес и др. [55] представили стратегию частичного шифрования изображений в зависимости от правила сотовой машины.Проверка безопасности показывает, что эта криптосистема невосприимчива к различным тестам. Wang et al. [56] оценили криптосистему изображения на двумерном секционированном клеточном автомате.

Ягути Ният и др. [57] реализовали неоднородную систему клеточных автоматов, чтобы выявить основные недостатки клеточных автоматов в криптографии. Он включает в себя заранее определенное количество правил инверсии. Чай и др. [58] использовали мемристическую гиперхаотическую систему, клеточные автоматы и операции последовательности ДНК для шифрования изображений.Wei et al. [59] разработали метод шифрования двухцветных изображений в зависимости от внеосевой голографии Фурье и клеточных автоматов максимальной длины (MLCA). Цветное изображение разделено на красный, зеленый и синий, три канала, и все каналы автономно скремблируются с использованием MLCA.

Chen et al. [60] разработали подход к шифрованию и сжатию, основанный на комбинации Кронекера CS (KCS) с элементарными клеточными автоматами (ECA). Souyah и Faraoun [61] оценили симметричный подход к шифрованию цифровых изображений путем объединения хаоса и клеточных автоматов (CA) в ситуации однократного шифрования или дешифрования.Тралик и Гргич [62] представили подход к шифрованию изображений, основанный на двумерном клеточном автомате и делении пикселей. Применение сбалансированных двумерных клеточных автоматов с усиленной окрестностью Мура для каждой степени псевдослучайного ключевого образа отличает его от существующих подходов.

Ян и др. [63] предложил подход к шифрованию изображений в градациях серого на основе одномерных квантовых клеточных автоматов. Муруган и др. [64] разработали подход к шифрованию изображений, объединив хаос и клеточные автоматы.Логистическая карта и клеточные автоматы Конвея используются в процессе перестановки, а карта Чебышева и уравнение Лоренца используются для распространения.

Суя и Фараун [65] обсудили подход к шифрованию изображений, который сочетает в себе подход декомпозиции квадродерева изображения с механизмом клеточных автоматов с обратимой памятью. Enayatifar et al. [66] разработали подход к шифрованию, используя гибридную модель Тинкербелла хаотической карты, дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и клеточных автоматов.Таблица 4 демонстрирует сравнение различных подходов к шифрованию изображений на основе клеточных автоматов. Обнаружено, что ни один подход не использует все показатели производительности.

сотовая связь 9055 9055 сотовая связь 9055 автоматы 908 55 Гибридная хаотическая система 8 ✓ 61 908 гистограмма клеточный 55 ✗ клеточные автоматы 860855 908 0

Арт. Техника KA NPCR UACI IE CA HA PSNR MSE

[55] Сотовые автоматы
[67] Логистическая свертка с отображением сотовая связь
[57]
[58] Memristive
[59] Голография 908 [60] Датчик Кронекера со сжатием
908
[62] Разделение пикселей
[68] 8-слойный клеточный автомат
[63] Квантовые клеточные автоматы
[65] Декомпозиция четырехугольного дерева 8
[69] ДНК и клеточные автоматы
[66] Гибридная ДНК
[51] Хаотическая перекосная карта палатки55 ✓ ✓
[71] заказать сотовые автоматы ✓✗ 90✗
[72] Линейные клеточные автоматы на основе хаоса ДНК на основе FSM
[53] 9055 Сопряженная логистика8

3.1.4. Подходы к шифрованию изображений на основе ДНК

Криптография дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) стала очень популярной благодаря своим свойствам, таким как массивный параллелизм, большой объем памяти и сверхнизкое энергопотребление. Дополнительные правила ДНК используются для кодирования и декодирования [73]. На рисунке 7 показана блок-схема процесса шифрования изображений на основе ДНК. Во-первых, цветное изображение раскладывается на три канала: красный (R), синий (B) и зеленый (G). После этого для кодирования каналов используются операции кодирования ДНК и XOR.Хаотическая карта используется для скремблирования матриц. Наконец, три канала R, G и B объединяются для получения зашифрованного изображения [74].


Wu et al. [75] разработали подход к шифрованию цветных изображений, используя три одномерных хаотических карты с последовательностями ДНК. Исходное изображение и ключевой поток преобразуются в матрицы с использованием операции ДНК. Для переупорядочения матриц подключаются дополнительные операции кодирования и кодирования XOR. Матрицы распадаются на блоки и произвольно переставляют их.Для получения зашифрованного изображения над этими скремблированными матрицами выполняются операции добавления ДНК и кодирования XOR. Мондал и Мандал [76] использовали две псевдослучайные числовые последовательности с ДНК для шифрования чувствительных изображений. Wu et al. [77] реализовали подход к шифрованию цветных изображений с использованием ДНК. Этот подход состоит из четырех этапов: генерации ключа, последовательности ДНК для перестановки, последовательности ДНК для распространения и процесса распространения на уровне пикселей.

Li et al. [78] повысили безопасность шифрования изображений с помощью сложных хаотических карт и четвертичного кодирования в ДНК.Wang et al. [79] реализовали подход к шифрованию цветных изображений на основе последовательности ДНК и CML. Первоначально для формирования матрицы используются компоненты R, G и B цветного изображения. Далее операция кодирования ДНК используется для шифрования строк и столбцов матрицы для получения зашифрованного изображения. Nematzadeh et al. [80] разработали подход к шифрованию изображений на основе ДНК и бинарного дерева поиска (DNA-BST-). Rehman et al. [15] разработали подход к шифрованию изображений с блочным шифром для серых изображений, основанный на дополнительных правилах ДНК и кусочно-линейной хаотической карте.Джайн и Раджпал [81] реализовали подход к шифрованию изображений с использованием ДНК и двумерной хаотической карты. При этом было сгенерировано входное изображение, закодированное с использованием операции ДНК в качестве результирующей матрицы. Результирующая матрица переставляется с использованием двумерной хаотической карты с последующей операцией декодирования ДНК для получения зашифрованного изображения.

Ван и Лю [82] разработали подход к шифрованию изображений, основанный на операциях ДНК и хаотическом картировании. В этом подходе восемь правил ДНК применяются для кодирования строк простого изображения.Выбор правила ДНК осуществляется с помощью хаотической карты. Zhang et al. [83] разработали шифрование изображений с использованием перестановки и распространения на основе кодирования ДНК и сети Фейстеля. Чай и др. [84] использовали хаотическую систему и ДНК для разработки подхода к шифрованию изображений. В этом подходе перестановка и диффузия выполняются матрицей ДНК, что отличает его от традиционного подхода. Zhang et al. [85] реализовали подход к шифрованию изображений, использующий кодирование ДНК, хаотический подход Лоренца и гиперхаотический подход Чана.Правила кодирования ДНК используются случайным образом для повышения безопасности процесса шифрования.

Лю и др. [86] разработали подход к шифрованию изображений, используя динамические S-блоки, успокаивающие ДНК и хаотическую систему. Динамическое затишье S-box при кодировании ДНК используется для того, чтобы запутать значения пикселей изображения для процесса шифрования. Норузи и Мирзакучаки [87] представили шифрование изображений, используя операцию последовательности ДНК и клеточную нейронную сеть. Лю и др. [88] представили подход к шифрованию цветных изображений, основанный на маскировке ДНК и гибридную модель разнонаправленной круговой перестановки.Начальное положение пикселей изображения поворачивается путем круговой перестановки, а с помощью операции с последовательностью ДНК значения пикселя заменяются для получения зашифрованного изображения. Zhang et al. [89] разработали подход к шифрованию изображений, основанный на перестановке битов и динамическом кодировании ДНК. Этот подход исключительно эффективен против шума и атак с использованием известного открытого текста. Таблица 5 демонстрирует сравнение различных подходов к шифрованию изображений на основе ДНК. Это демонстрирует, что существует только два подхода, в которых используется каждая метрика производительности.

8 9055 9055 9055 908 ✓ 8 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

8 8 0855 ✓ 8 ✓ 8 ✓ 8608 9055 8608 8 908 ✓ 55 908 ✓ ✓ 860855

Арт. KA NPCR UACI IE CA HA PSNR MSE

5
[76] ✗ 61
[81]
[77]
[79]
[80]
[82]
[91] ✓ ✓
[84]
[92]
[9355
[85]
[86]
[95]
✓ 90 860
[78] 908
[89]

3.1.5. Подходы к шифрованию изображений на основе метаэвристики

Метаэвристические подходы в основном используются в ситуации, когда нам нужны оптимизированные результаты. В последнее время использование таких подходов увеличилось при шифровании изображений. Есть два аспекта использования метаэвристических подходов в шифровании изображений: (а) создание нескольких зашифрованных изображений с последующим выбором оптимизированного и (б) оптимизация начальных параметров хаотических карт для генерации эффективных ключей. Исследователи реализовали подходы к шифрованию изображений, основанные на метаэвристических подходах, с учетом различных аспектов.

Медицинские изображения зашифрованы с помощью [96] с использованием решеток связанных карт и модифицированного генетического алгоритма. Генетический алгоритм выбирает зашифрованное изображение с высокой энтропией. Алгоритмный подход используется в [97] для генерации оптимизированного ключа. ECC используется для выполнения процесса шифрования с использованием оптимизированного ключа. Каур и Кумар [98] использовали дифференциальную эволюцию для оптимизации бета-хаотической карты для генерации эффективных секретных ключей. Кроме того, они использовали генетический алгоритм недоминируемой сортировки (NSGA) [99] для оптимизации начальных параметров взаимосвязанной логистической карты.

Генетический подход применяется в [5] для оптимизации хаотической бета-карты. Чтобы сгенерировать эффективные ключи, Nematzadeh et al. [100] использовали NSGA-II для переплетения логистической карты. Адаптивная дифференциальная эволюция используется в [4] для оптимизации начальных параметров хаотического отображения Лоренца. В [101] медицинские серые изображения оптимизированы с использованием генетического алгоритма. Talarposhti et al. [102] предложил подход к шифрованию изображений, основанный на динамическом поиске гармонии (DHS) в сочетании с хаотической картой.

Меметическая дифференциальная эволюция применяется [103] для генерации оптимизированного зашифрованного изображения. Эволюционный алгоритм Парето-II был использован в [13] для получения оптимизированного зашифрованного изображения. В [104] NSGA-III используется для генерации оптимального зашифрованного изображения путем оптимизации гиперхаотической карты. В [6] 5D хаотическая карта оптимизируется путем комбинирования NSGA и локальных хаотических карт. В таблице 6 показано сравнение различных метаэвристических подходов к шифрованию изображений. В большинстве подходов не учитывались все показатели производительности.

8 9055 9055 55 55 860855 ✓ 860855 ✓ ✓ 8 9055 ✓ 8 9055 8 9055

Арт. NPCR UACI KA HA IE CA

[11] 8
[105]
[102]
[106]
[100]
[96]
[107]
[108]
[109]
[110]
[111]

3.2. Подходы к шифрованию изображений на основе компрессионного считывания

Компрессионное считывание может одновременно выполнять как сжатие, так и шифрование [112]. Он использует матрицу измерений и подход к реконструкции, чтобы выполнить то же самое. Матрица измерений используется для сжатия. В то же время, когда матрица измерений используется в качестве секретного ключа между отправителем и получателем, она работает как криптосистема [113]. Исследователи предложили различные подходы к шифрованию изображений, основанные на сжатии изображений.Некоторые из подходов обсуждаются в этом разделе.

Понума и Амута [114] использовали хаотическое сжатие для шифрования цветных изображений. Одновременно он выполнял и сжатие. Используется матрица хаотических измерений, построенная с использованием одномерной хаотической карты. Этот подход дополнительно усовершенствован в [115], делая его визуально значимым. Вейвлет-преобразование используется, чтобы скрыть зашифрованное изображение в изображение обложки. Shao et al. [116] использовали аналого-цифровые гибридные электрооптические хаотические источники и сжатие для шифрования изображений.Zhu et al. [117] разработали гибридный подход к сжатию и шифрованию изображений, используя блочное определение сжатия. Метод неоднородной выборки используется для повышения эффективности сжатия.

Шен и др. [118] использовали неравномерное квантование и сжатие для шифрования изображений. Это снижает точность данных в зашифрованных изображениях при оценке истинной степени сжатия (CR). Jiang et al. [119] предложил подход к шифрованию цветных изображений, основанный на подходе с сжатием и кросс-пиксельным скремблированием нескольких изображений.Для обработки фрагментов изображений также применяется дискретное вейвлет-преобразование. Yao et al. В [120] реализован подход к шифрованию изображений в зависимости от улучшенного подхода двумерной модуляции с обратной связью. Подход был объединен с компрессионным зондированием для создания быстрого процесса шифрования изображений.

Xu et al. [121] реализовали стратегию шифрования изображений с использованием сжатия, вейвлет-преобразования и хаотической карты. Gong et al. [122] использовали метод сжатия и RSA для сжатия и шифрования оптических изображений.Для выборки исходного изображения используется оптическое сжатие изображений. Чжу и Чжу [123] зашифровали изображения на основе сжатия и циклического сдвига. Для сжатия применяется разреженное преобразование и матрица Гаусса. Wang et al. [124] предложили стратегию шифрования изображений, основанную на параллельном сжимающем зондировании. Система логистической палатки и трехмерная карта кошек используются для создания матриц измерений.

Луо и др. [125] разработал стратегию сжатия и шифрования изображений на основе сжатия данных и вейвлета Хаара.Понума и Амута [126] использовали разреженное кодирование и сжатие для шифрования изображений. Разреженное кодирование используется для обнаружения разреженного представления изображений как прямой комбинации йот из переполненного фиксированного словаря. Song et al. [127] реализовали шифрование изображений на основе энтропийного кодирования и сжатия данных.

Han et al. [128] предложили самоадаптивный подход к шифрованию двухцветных изображений. При этом каждый цветовой элемент RGB двух входных изображений изначально сжимается и зашифровывается с помощью 2D-сжатия.Сложное изображение повторно шифруется с помощью самоадаптивного случайного фазового кодирования и дискретного дробно-случайного преобразования (DFrRT), чтобы получить окончательное скремблированное изображение. Zhang et al. [129] разработали гибридные подходы к сжатию и шифрованию изображений, исследуя сжатие и преобразование Фибоначчи-Лукаса с преимуществами одномерной хаотической системы. Pan et al. [130] использовали сжатие блоков для разработки подхода к шифрованию изображений. Исходное изображение разделяется на блоки, а затем каждый блок становится разреженным.Стратегия перекрестного шифрования используется для шифрования позиций пикселей во всех блоках, а затем уменьшение размеров осуществляется за счет сжатия. В таблице 7 показано сравнение различных подходов к шифрованию с сжатием. Это демонстрирует, что не существует такого подхода, который учитывал бы все показатели производительности.

8 8 8 8 ✓ 8 11755 60 860855 ✓ 860855 ✓ 860855 ✓ 855 55 ✓ 9085 5 ✓ ] 8 8 9055 8 ✓ 4 908 55 ✗ 8 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55

Арт. HA KA IE NA NPCR UACI CA PNSR MSE

[115]
[116]
[118] 0
[119] ✓55
[121]
[123] 8
[125]
[126]
[12] ✗55
[128] ]
[130] ✗ 9086 0

3.3. Подходы к оптическому шифрованию изображений

Оптические подходы широко используются в области криптографии из-за их хорошей скорости вычислений и параллельной обработки. При этом используется подход двойного случайного фазового кодирования (DRPE) для преобразования простого изображения в стационарный белый шум [131]. Он использует две случайные фазовые маски, которые размещаются на входе и плоскости Фурье. Эти случайные фазовые маски действуют как ключ в DRPE. Этот метод был глубоко исследован, и также были предложены различные подходы к оптическому шифрованию [131].

Wu et al. [132] предложили масштабируемую стратегию асимметричного сжатия и шифрования изображений, используя нелинейную операцию усечения фазы после цилиндрической дифракции и дискретного вейвлет-преобразования (DWT). Wu et al. [133] разработали подход к асимметричному шифрованию нескольких изображений, используя сжатое зондирование и усечение фазы. В этом случае единый зашифрованный текст достигается перевернутой операцией усечения фазы после цилиндрической дифракции. Yu et al. [134] реализовали подход к шифрованию изображений в зависимости от гиперхаотической структуры и кратковременного дробного преобразования Фурье с усеченной фазой.

Wang et al. В [135] реализовано шифрование изображения на основе преобразования Френеля с усеченной фазой и маски случайной амплитуды (RAM). Хуанг и др. [136] предложили нелинейное оптическое шифрование множества изображений с использованием хаотической карты и двумерного прямого канонического преобразования. Wang et al. [137] увеличили время вычислений и возможности шифрования за счет уменьшения количества итераций в шифровании изображений с помощью улучшенного подхода к поиску по амплитуде и фазе.

Мехра и Нищал [138] реализовали гираторное вейвлет-преобразование с помощью оптической обработки, чтобы зашифровать изображение в зависимости от амплитудного и фазового усечения.Предлагаемый подход состоит из четырех основных факторов: типа и уровня исходного вейвлета, порядка преобразования гиратора и положения различных полос частот. Эти факторы используются в качестве секретного ключа для шифрования изображений. Sui et al. [139] разработали подход к шифрованию цветных изображений, используя подход амплитудно-фазового извлечения смеси Ян-Гу и область преобразования гиратора. Логистическая карта используется для генерации ключей для процессов шифрования и дешифрования.

Wang et al. [137] разработали подход к асимметричному оптическому шифрованию изображения, используя улучшенный подход к поиску по амплитуде и фазе.При этом открытый ключ шифрования генерируется с использованием двух случайных фаз. Чтобы зашифровать входное изображение в зашифрованный текст, используется итерационный процесс поиска амплитуды и фазы. Верма и Синха [140] предложили нелинейный подход к шифрованию изображений, основанный на преобразовании Фурье с усеченной фазой (PTFT) и натуральных логарифмах. Liansheng et al. [141] разработал подход к шифрованию изображений, основанный на двух случайных фазах. Он свободен от атаки восстановления амплитуды фазы. Wang et al. [142] представили подход к шифрованию, который устраняет риск потери информации за счет использования подхода с фазовым усечением.Таблица 8 демонстрирует сравнение различных подходов к шифрованию изображений на основе оптики. Это демонстрирует, что не существует такого подхода, который использовал бы все показатели производительности.

✓ 855 60

Арт. HA KA IE NA NPCR UACI CA PSNR

908 9055 908 ✗
[133]
[136] ✓✗
[137]

3.4. Подходы к шифрованию изображения на основе преобразования

В подходах к шифрованию изображения на основе преобразования входное изображение изменялось с пространственного на частотное пространство за счет использования одной из областей преобразования. В большинстве подходов цветное изображение разбивается на три канала (т.е. каналы R, G и B). Затем каждый цветовой канал шифруется с помощью процессов перестановки и распространения. Цветовые каналы могут обрабатываться независимо или могут зависеть друг от друга. После шифрования каналов окончательное зашифрованное изображение получается путем применения обратного преобразования.Некоторые из подходов, основанных на области преобразования, обсуждаются ниже.

Ран и др. [143] разработал решение проблемы информационной независимости в шифровании изображений, используя неразрывное дробное преобразование Фурье (NFrFT). Ли и др. [144] реализовали подход шифрования для шифрования нескольких изображений на основе каскадного FrFt. Входные изображения разделены на двухфазные маски. Первая фазовая маска предназначена для генерации секретного ключа, а вторая фазовая маска – для шифрования изображений.Ли и Ли [145] реализовали подход к шифрованию изображений, основанный на модифицированной вычислительной интегральной реконструкции изображений (CIIR), чтобы решить проблему окклюзии при шифровании двойного изображения. Но недостатком этого метода является увеличение накладных расходов на передачу в сети. Chen et al. [146] разработал шифрование двойного изображения, используя метод преобразования гиратора (GT) и локального пиксельного шифрования. Он предлагает разъяснение беспорядка перекрестных помех, обнаруженного в изображениях на основе фазы. В этом подходе два изображения объединяются для получения сложных функций.

Абутураб [147] использовал преобразование Хартли и GT для шифрования изображений. Сначала используется преобразование Хартли для скремблирования изображения, а затем применяется GT для получения окончательного зашифрованного изображения. Yao et al. [148] реализовал зашифрованный подход, который шифрует цветные изображения с помощью выведенного GT. Процесс шифрования включает преобразование Фурье и гиратора. Яру и Цзяньхуа [149] разработали подход к шифрованию изображений, используя FrDCT через полиномиальную интерполяцию (PI-FrDCT) и процесс зависимого скремблирования и распространения (DSD).Кансо и Гебле [150] использовали подъемное вейвлет-преобразование, чтобы сделать процесс шифрования визуально безопасным. Mehra et al. [138] предложили комбинацию вейвлет-преобразования и GT для защиты фазовых изображений. Лима и др. [151] разработал шифрование медицинских изображений с помощью преобразования косинусного числа (CNT). Сначала изображение разбивается на блоки. После этого CNT применяется последовательно к каждому блоку. После обработки изображения получается полностью зашифрованное изображение.

Луо и др. [152] реализовали подход к шифрованию изображений на основе целочисленного вейвлет-преобразования (IWT-).Первоначально исходное изображение разлагается с помощью IWT для получения аппроксимации и подробных коэффициентов. За счет пространственно-временного хаоса коэффициенты аппроксимации размываются. После этого, применяя обратный IWT, получается зашифрованное изображение.

Li et al. [153] разработал подход к шифрованию изображений, основанный на хаотических картах в вейвлетной области. Первоначально простое изображение было разложено с помощью дискретного вейвлет-преобразования и реконструировано низкочастотными модулями. После этого карта кошки Арнольда используется для перестановок.Наконец, ключевой поток в каждом процессе распространения генерируется надежной хаотической картой. Вайш и др. [154] оценили подход к шифрованию квантовых изображений с использованием квантово-геометрического преобразования, преобразования фазового сдвига и квантового преобразования вейвлет-пакета Хаара. Таблица 9 демонстрирует сравнение различных подходов к шифрованию изображений на основе домена преобразования. Это демонстрирует, что разработка подходов к шифрованию изображений на основе преобразования все еще остается открытой областью исследований.

6; затем этот ключ будет немного изменен и использован для дешифрования. Рисунок 11 ясно показывает, что изображение, зашифрованное с помощью ключа x 10 , неправильно расшифровывается с помощью ключа x 10 + 10 −15 . Соответственно, можно сделать вывод, что предложенная схема очень чувствительна к ключу.

3.3.2. Анализ сходства пикселей

Сходство пикселей показывает сходство между разным цифровым контентом [28]. Качество зашифрованного изображения по сравнению с исходным изображением можно измерить с помощью математических инструментов, таких как PSNR (отношение пиковых сигналов с низким уровнем шума между изображениями) и SSIM (измерение индекса структурированного сходства). Наиболее широко используемой классической метрикой для объективной оценки искажения между двумя изображениями является PSNR, который считается надежным индикатором.Чтобы вычислить PSNR (25), сначала мы должны вычислить MSE, используя следующее выражение: где P ij и C ij относятся к положению пикселей в строке i и j -й столбец четких и зашифрованных изображений. MSE – это среднеквадратичная ошибка. Где R 2 , R – максимальное отклонение типа данных входного изображения.

Чем выше PSNR, тем лучше качество сжатого или восстановленного изображения.Если входное изображение имеет тип данных с плавающей запятой двойной точности, R равен 1; если он имеет 8-битный целочисленный тип данных без знака, R, – 255 и т. д. PSNR и MSE используются для сравнения качества сжатия изображения.

SSIM определяет структурное сходство изображений, чтобы быть ближе к визуальному восприятию, чем PSNR, и также используется для сравнения контрастности простого и зашифрованного содержимого. Для простых и зашифрованных изображений P ij и C ij со средними значениями μ p , μ c стандартное отклонение 938 938 938 938 938 938 938 938 pc , SSIM (26) имеет значения от 0 до 1.Если значение близко к 1, будет большее сходство между простым и зашифрованным содержимым; если значение приближается к 0, содержание будет отличаться. Анализ сходства пикселей предлагаемого подхода представлен в Таблице 4.

8 9055 9055 9055 8 9055 9055 9055 8 9055 9055 9055 8 8 908 908 8608 9055 9055 8608 ✗ 8

Арт. KA NPCR UACI IE CA HA PSNR MSE

[144]
[145]
5
[150]
[151] ✗ 9055
[153]
[154] ✗61
4.Возможности на будущее

В результате всестороннего обзора было обнаружено, что существующие подходы к шифрованию изображений страдают от различных проблем. Кроме того, есть еще возможности для улучшения в различных областях подходов к шифрованию изображений. Таким образом, в ближайшем будущем можно рассмотреть следующие вопросы для продолжения исследований в области шифрования изображений. (I) Подходы, специфичные для приложений: текущие исследования в области шифрования изображений не направлены на создание приложений – особые подходы к шифрованию изображений.Таким образом, в ближайшем будущем разработка подходов к шифрованию изображений с учетом приложений является горячей областью исследований. (Ii) Компрессионное зондирование: разработка подходов к шифрованию изображений на основе компрессионного зондирования может быть дополнительно улучшена для легких устройств, таких как мобильные, шпионские камеры и камеры наблюдения. (iii) Настройка гиперпараметров: настройка гиперпараметров ключевых генераторов, таких как хаотическая карта, может быть достигнута с использованием недавно разработанных метаэвристических подходов, машинного обучения [155], глубокого обучения [156], сетей глубоких убеждений или глубинных сетей. трансферное обучение [157, 158].(iv) Параллельная обработка: благодаря быстрому развитию различных мультимедийных приложений, таких как медицинские и спутниковые изображения. Этим приложениям требуются изображения с высоким разрешением; поэтому разработка подходов к шифрованию изображений для таких приложений потребует значительных вычислительных ресурсов. Таким образом, для решения этой проблемы можно использовать подходы параллельного шифрования изображений. (V) Многомерные мультимедийные данные: разработка подходов к шифрованию мультимедийных данных, таких как мультиспектральные изображения, все еще остается неразвитой областью.Требуется разработать многомерные гиперхаотические системы для такого рода многомерных мультимедийных данных. (Vi) Стеганография / сокрытие данных: сочетание шифрования с обратимым сокрытием данных / стеганографией стало еще одним направлением исследований. Следовательно, можно комбинировать подходы как шифрования, так и стеганографии для получения более безопасных результатов.

5. Заключение

В этой статье представлено всестороннее исследование существующих подходов к шифрованию изображений. Было замечено, что подходы к шифрованию изображений требуют высокой степени путаницы, нулевой корреляции с входными изображениями, меньшей вычислительной сложности и высокой устойчивости к процессу криптоанализа.Сравнение подходов к шифрованию изображений проводилось на основе параметров оценки, чтобы показать их сильные и слабые стороны. Были рассмотрены будущие направления исследований, связанные со стратегиями шифрования изображений. Было обнаружено, что разработка подходов к шифрованию изображений все еще остается открытой областью для исследователей. Эта статья побуждает исследователей понять проблемы, связанные с подходами к шифрованию изображений. Это также поможет им выбрать подходящий подход к разработке новых моделей шифрования в соответствии с приложением, которое экономит их время.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Шифрование изображений со слиянием двух карт

В этой статье мы предлагаем метод слияния для шифрования изображений, объединяющий две карты и генерирующий новую оптимизированную карту путем объединения хаотических осцилляторов Хартли и Даффинга. Чтобы измерить и количественно оценить количество хаоса, присутствующего в последовательностях данных, полученная карта тестируется новым методом нелинейного анализа временных рядов.Этот тест гарантирует его надежность во время использования для создания зашифрованного изображения в сочетании с некоторой математической функцией, которую мы разработали. Криптосистема была протестирована на таких изображениях, как Lena, Barbara, Mandrill и Man. Результаты были сопоставлены с литературными данными и оказались удовлетворительными.

1. Введение

Необходимость сохранения конфиденциальности и конфиденциальности при обмене данными вызвала быстрое развитие криптографических методов. Это стимулировало интенсивную исследовательскую деятельность в области криптографии.Благодаря своим превосходным свойствам непредсказуемости, эргодичности и чувствительности к своим параметрам и начальным значениям, хаотические карты являются хорошими кандидатами для алгоритмов шифрования. На протяжении многих лет в криптосистемах использовалось множество генераторов хаоса. Однако надежность по-прежнему остается серьезной проблемой в криптосистемах, основанных на хаосе. Об этом свидетельствует большое количество атакованных и взломанных криптосистем [1–14]. Дефекты безопасности в криптосистемах имеют разное происхождение. Замечательный недостаток – недостаточная надежность хаотических карт, используемых в некоторых алгоритмах шифрования.Действительно, в некоторых системах шифрования, основанных на хаосе, связь между параметрами управления и секретным ключом не устанавливается тщательно. Это происходит из-за исчезновения хаоса в некоторых частях используемой карты, что приводит к снижению уровня энтропии в зашифрованном изображении и, как следствие, уязвимости системы для атак. Эти недостатки были изучены Huang и Guan [5] и Pareek et al. [6]. Другой недостаток заключается в том, что перехватчик может оценить параметры управления с хаотической орбиты и, наконец, через это взломать криптосистему.В работе Скробека [7] представлена ​​методика этого. Несколько алгоритмов шифрования выполняют преобразование исходного изображения в зашифрованное за много раундов. Для каждого раунда хаотическая карта повторяется тыс. раз. Затем они используют количество витков и k как часть ключа. Такие криптосистемы могут быть взломаны с помощью временной атаки, которая анализирует время шифрования / дешифрования. Иллюстрация дается в статье Писарчик и др. [8], который был подвергнут криптоанализу Арройо и др.[9].

Было обнаружено, что криптосистемы, в которых преобразование открытого текста в зашифрованный примерно соответствует отображению, зависящему только от ключа, поддаются известным и / или выбранным атакам с открытым текстом. Например, две криптосистемы, разработанные Patidar et al. [12] были нарушены с использованием различных подходов Rhouma et al. [2] и Ли и др. [4]. Другой пример – алгоритм Guan et al. [10], который был подвергнут криптоанализу Чокалу и Солаку [11].

Недостаточное пространство для ключей в прошлом также являлось причиной взлома ряда криптосистем.Однако в последние годы этот недостаток встречается довольно редко, особенно при оптимизации генераторов одномерного (1D) хаоса для шифрования цифровых изображений. Это оправдано простотой реализации, дискретными формами и гибкостью при их оптимизации [15, 16]. Чтобы решить эту проблему и улучшить хаотические карты, многие исследователи утверждают, что цифровые хаотические карты большой размерности (HD) имеют лучшую безопасность, а метод смешивания позволяет увеличивать продолжительность периода хаотических систем, чтобы приблизиться к устойчивому хаосу.Кроме того, отсутствие периодических окон и сосуществующих аттракторов в некоторой окрестности пространства параметров означает улучшение динамической деградации.

В этой статье мы разрабатываем новую криптосистему, которая покрывает некоторые из перечисленных выше недостатков безопасности. Наша криптосистема основана на хаотической карте, полученной из слияния выборок из данных временных рядов хаотических осцилляторов Хартли и Даффинга, в сочетании с функцией математического преобразования. Одним из основных вкладов в эту работу является создание новой хаотической карты, являющейся результатом кусочной линейности, введенной в переменные осциллятора Хартли, но этот осциллятор также был объединен с другим для создания хаотических и довольно надежных карт данных.

В наших сгенерированных последовательностях мы выбрали новую технику для количественной оценки качества хаоса. Было проведено сравнительное исследование нескольких традиционных методов, таких как MLE, энтропия Шеннона и энтропия перестановок [17–24], но это исследование показало, что все они занимают много времени и поэтому менее подходят для систем реального времени [25]. Был разработан новый алгоритм, PLSE (энтропия с большим наклоном перестановки).

Этот метод имеет то преимущество, что он больше подходит для экспериментальных данных, для систем с непрерывным временем и для анализа данных, поступающих от систем без четко определенной математической модели, с целью количественной оценки хаоса.Другой вклад – моделирование функции шифрования, сложность которой основана на принципе аффинной криптографии. Эта функция использует альфа внешнего ключа, который добавляется к начальным условиям хаотических осцилляторов для построения главного секретного ключа. Криптосистема имеет следующие преимущества: (i) во-первых, создаваемый хаос устойчив. (Ii) во-вторых, даже если злоумышленнику удастся правильно оценить параметры и восстановить карту, он не сможет получить точную карту, которая фактически использовалась для шифрования. потому что он был усечен, и поэтому злоумышленнику сложно узнать, какая часть была вырезана.(iii) В-третьих, в предлагаемом алгоритме для шифрования необходим только один раунд, и, следовательно, нет способа сломать схему на основе анализа времени. (iv) В-четвертых, преобразование из открытого текста в зашифрованный не является простой функцией отображения. зависит только от начальных условий. Следовательно, как будет показано в разделе анализа безопасности, ни открытый текст, ни атака зашифрованного текста не могут взломать предложенную криптосистему. (V) Наконец, пространство ключей достаточно велико, чтобы противостоять всем формам грубой атаки.

Работа организована следующим образом. В разделе 2 представлена ​​генерация хаотической карты с последующим алгоритмом шифрования. В разделе 3 приведены результаты и производительность алгоритма. Раздел 4 посвящен криптоанализу системы. В разделе 5 предлагаемая криптосистема сравнивается с некоторыми недавними. Статья завершается в разделе 6.

2. Хаотические карты и алгоритм шифрования
2.1. Хаотические карты

В этом разделе представлены две хаотические исходные карты.Это карты Даффинга и Хартли. Они объединяются для создания окончательной карты, как будет описано позже. Система уравнений (6) – (8) описывает осциллятор Хартли, а система уравнений (11) управляет осциллятором Дуффинга.

2.1.1. Осциллятор Хартли

Схема генератора Хартли приведена на рисунке 1. Применяя законы Кирхгофа (KL), мы получили следующую систему уравнений:


Смоделируем БЮТ следующими системами: где – пороговое напряжение и R ON – сопротивление включения при слабом сигнале перехода база-эмиттер; также может быть записано из схемы на Рисунке 1 как

. Воспользуемся следующими безразмерными переменными и (4) для построения нелинейных функций F и преобразования систем (1) – (3).Получаем (6) – (8).

Для систем (1) и (8) использовались следующие значения:

2.1.2. Осциллятор Дуффинга

Осциллятор Дуффинга – одно из неавтономных уравнений (10), которое производит нелинейную динамику, приводящую к наличию хаоса, когда оно хорошо откалибровано [26]. Его можно преобразовать в автономную трехмерную систему, введя новую переменную состояния z = t. Новая 3D-система приведена в (11).

Следующие параметры были выбраны для моделирования хаотического поведения:

Системы уравнений для каждого из двух осцилляторов были численно решены с использованием алгоритма Рунге – Кутта с шагом Δ t = 0.01. На рис. 1 показаны фазовые портреты, полученные для каждого генератора в хаотическом режиме.

Из рисунков 2 (а) и 2 (б) видно, что фазовый портрет каждого осциллятора является странным аттрактором.

Это, однако, не означает автоматически, что эти генераторы хаотичны. Чтобы доказать хаотичность этих осцилляторов, для каждого из них был проведен анализ Ляпунова. На рисунках 3 (а) и 3 (б) показана динамика показателей Ляпунова. Вычисление показателей Ляпунова системы Хартли дает нам положительный показатель степени, изменяя на рисунке 1 значение напряжения на эмиттере с 3.От 75 В до 2,75 В. L E 1 = 0,0585> 0, а два других отрицательны L E 2 = −0,8709 <0 и L E 3 = −2,8722 <0, что доказывает хаотичность системы. Бифуркационная диаграмма на рис. 4 также доказывает это. Установив параметры L 1 и C , параметром управления является сопротивление Rc. Это сопротивление связано с управляющим параметром a в (8).Таким образом, Rc можно выбрать между значениями 10,5 и 170,5 Ом и параметром a между значениями 0,39 и 6,742 .

Показатели Ляпунова представляют собой средние экспоненциальные скорости расходимости или сходимости ближайших орбит в фазовом пространстве. Хаотические системы демонстрируют экспоненциальную орбитальную дивергенцию. Это проявляется в том, что небольшие различия в начальных условиях, которые мы, возможно, не сможем устранить, быстро увеличиваются, что приводит к потере предсказуемости.На рисунке 3 показана динамика показателей Ляпунова для осцилляторов Хартли и Дуффинга, используемых с начальными условиями x 10, y 10, z 10 = (0,2, 0,5, 0,5) и x 20, y 20, z 20 = (0, 1, 1) соответственно. Решив две системы с помощью техники Рунге – Кутта 4-го порядка с шагом 0,01, три ряда значений, L E 1 , L E 2 и L E 3 , были получены и нанесены на график для каждого из осцилляторов.Для каждого осциллятора одна серия положительна, вторая – нулевая, а третья – отрицательная. Это доказывает хаотический характер осцилляторов [17].

2.2. Алгоритм шифрования

Алгоритм шифрования состоит из двух шагов. Первый состоит в объединении двух исходных хаотических карт для создания третьей, которая используется в функции шифрования. Второй шаг – реализация функции математического шифрования.

2.2.1. Техника слияния и новая хаотическая карта

Пусть ( x 1 , y 1 , z 1 ) будут переменными состояния первого осциллятора, а ( x 2 , y 2 , z 2 ) принадлежат второму генератору.Каждая итерация i генерирует наборы переменных состояния ( x 1 i , y 1 i , z 1 i ) и ( x 2 , y 2 i , z 2 i ). Пусть m × n будет размером изображения, которое нужно зашифровать. После заданного количества итераций результирующая карта может быть получена следующим образом: в то время как для i = от 1 до м для j = от 1 до n K ij = mod ( x 1 u + y 1 u + z 1 u + x 2 u , 1) Конец Конец u = 1 End = Trunc ( K ij )

Функция усечения представляет способ, которым маска данных может быть извлечена из данных, полученных путем слияния двух осцилляторов.Понятие периодичности теряется, когда комбинация двух хаотических карт увеличивает длину цикла хаотической орбиты и улучшает хаотическое поведение псевдослучайного генератора. Для полученной новой карты мы выбираем переменные, которые имеют большую нелинейность в своих уравнениях состояния и, следовательно, обеспечивают высокую вероятность объединения большего количества случайных данных. Чтобы сохранить оценку параметров и быть уверенным, что орбита новой системы ограничена, мы берем значения из установленных математических уравнений и объединяем их, подчеркивая непредсказуемость вновь рассчитанных данных с оператором по модулю на выходе.Ku представляет собой хаотическую карту, когда мы объединяем осцилляторы. Вы можете увидеть фазовый портрет на рисунке 5.

2.2.2. Хаотический характер полученной карты

Результирующая карта представляет собой усеченное слияние двух хаотических карт. Однако эта результирующая карта не может быть автоматически хаотичной. Цель этого раздела – доказать, что это хаотично.

Чтобы доказать, что карта хаотична, можно использовать ряд методов, таких как тест 0-1 [18, 19], тест 3ST [27] и энтропия перестановок (PE) [21, 22].Они помогают различать регулярность или нерегулярность карты, а также измерять сложность конечной последовательности данных, поступающей из системы, чтобы убедиться, что последняя является хаотичной. Для характеристики данных все вышеупомянутые методы применяются непосредственно к временным рядам. Это позволяет обнаружить хаотический характер соответствующей динамики либо благодаря индикатору хаоса, либо по энтропии. Энтропия – это показатель, характеризующий сложность временных рядов, помогающий различать регулярные (например, периодические), случайные и хаотические сигналы и количественно оценивать их сложность.Большинство из упомянутых тестов были успешно применены к системам с непрерывным временем [18, 23] и с дискретным временем [20]. Кроме того, они устойчивы к шуму и не требуют ни реконструкции фазового пространства, ни уравнений моделирования базовой системы. Однако некоторые из них требуют много времени и не могут использоваться для реализации в реальном времени [24]. Недавно новый тест, предложенный Eyebe Fouda et al. [25] была использована эффективно с интересными результатами. Его принцип описан ниже, а затем используется для тестирования наших рядов данных.

2.2.3. Описание метода проверки энтропии наибольшего наклона (PLSE)

Пусть { X t } t = 1,…, T будет временным рядом длиной T , где t – временной индекс. Энтропия перестановок (PE) порядка n определяется как мера вероятностей перестановок порядка n . Перестановки порядка n получаются из сравнения соседних значений (порядок возрастания) в векторах вложения X t = ( X t +1 , X t +1+ τ ,…, X t +1+ ( n −1) τ ), где n – количество значений X t и τ расстояние между двумя значениями в X t .Предполагая, что перестановка P t порядка n , полученная из X t , является кусочно-линейной функцией, мы рассматриваем наклон каждой линейной функции как разность между парами соседних значений в P t следующим образом:

Таким образом, мы определили самый большой наклон P t как S t = max – ( S 75 ) i как максимальное значение { S i }.Было показано, что L = lim n ⟶∞ | S t | для регулярной динамики и что L -периодическая динамика характеризуется единственным значением наибольшего наклона, если размерность вложения n такова, что L < n [20]. В результате энтропия, связанная с распределением наибольших наклонов, может быть равна нулю в случае регулярной динамики. Нормированная энтропия наибольшего наклона перестановки (PLSE) порядка n ≥ 2, где p ( s ) – вероятность S , а Nb обозначает количество появлений наклонов.Для регулярной динамики ч с ( n ) = 0 с периодом L < n , а для нерегулярной динамики 0 < ч с ≤ 1. Действительно, регулярный динамика характеризуется одним значением наибольшего уклона S t = S , для всех t и h s = 0 как p ( S ) = 1 ; для нерегулярной динамики S t принимает разные значения.

2.2.4. Применение теста PLSE

Алгоритм PLSE применяется к результирующей карте, и сохраняется только максимальное значение соответствующих энтропий. Выбор τ > 1 позволяет уменьшить ошибки обнаружения из-за малых значений встраиваемых размеров n , а 1 < t 0 < n позволяет учесть меньшее время наблюдения T для целей обнаружения. Кроме того, выбор 1 < t 0 < n ускоряет сканирование исследуемого временного ряда [23].Были протестированы три последовательности данных в зависимости от управляющего параметра B в осцилляторе Дуффинга. Были использованы следующие параметры.

Для теста PLSE (Рисунок 6)


2.3. Функция преобразования
2.3.1. Теория

Для простого изображения O ij размером м × n и хаотической карты X ij , примените следующее уравнение; функция математического преобразования реализуется следующим уравнением для получения зашифрованного изображения T ij .где SHA256 – алгоритм хеширования для детерминированного шифрования изображения. T ij – это зашифрованное изображение, а α – параметр.

2.3.2. Псевдокод процесса шифрования
(1) Загрузите простое изображение O ij размером n × м. (2) Выберите шесть значений, которые представляют начальные условия для двух хаотических систем. (3) Выберите беззнаковый параметр α = 0,05. Для хорошего выбора α , 0 < α <0.8. (4) Создайте одномерный сигнал хаотических последовательностей { X t } t = 1,…, L путем модульного добавления двух хаотических карт, которые являются решениями (8) и (11) следующим образом. (5) Используйте тест PLSE в результирующем векторе X t и выберите хаотическую карту с максимальным значением энтропии. (6) Используйте математическое преобразование, описанное в разделе 2.3.1. для обработки простого изображения O ij использование в качестве хаотической карты для получения зашифрованного изображения T ij .
3. Результаты и характеристики криптосистемы
3.1. Тестовые изображения

В этом разделе мы представляем результаты, полученные с помощью нашей криптосистемы, и анализируем их. Для тестирования нашего алгоритма использовались четыре изображения (рис. 7). Статистические свойства изображений с открытым текстом приведены в таблице 1. Два изображения из этого тестового набора были серыми, а два других – цветными. Они были размером м × n , из которых м n для одного и м = n для остальных.Это позволяет нам тестировать различные комбинации.

512 8 0,924

Изображение Размер HC VC DC H

0,959 7,45
Мандрил 480 × 500 0,933 0,912 0,866 7.21
Барбара 512 × 512 0,954 0,892 0,884 7,34
Мужчина 1024 × 1024 0,9813
3.2. Оценка шифра

Визуальные примеры простых, зашифрованных и расшифрованных изображений приведены на рисунке 8.

Атака грубой силы, скорость, гистограмма, корреляция, пространство ключей и анализ чувствительности ключа были также выполнены для предложенной криптосистемы.С ноутбуком, оснащенным Core Duo 2,0 ГГц и 2Go DDR, у нас было время шифрования 1,2 секунды для изображения Lena с разрешением, 1,2 секунды для изображения Barbara с разрешением, 1 секунды для изображения Mandrill с разрешением и 3 секунды для изображения 1024 × Разрешение 1024 человека изображение.

3.2.1. Key Space Analysis

Секретный ключ предлагаемой криптосистемы содержит 7 действительных чисел (6 начальных условий и множество параметров). Рассматривая только начальные условия двух моделей осцилляторов, давайте воспользуемся реальным типом данных, чтобы ослабить эффект, вызванный дискретизацией.В случае использования языка программирования, совместимого со стандартом IEEE Standard 754-2008 [21], необходимо использовать тип данных double, который хранит действительные числа в 8 байтах (64 бита) с точностью до 15 десятичных разрядов. В этом случае длина секретного ключа будет 448 бит (7 чисел × 64 бита). Это означает, что размер пространства секретных ключей будет равен, что достаточно велико, чтобы противостоять всем видам известных атак грубой силы.

3.2.2. Анализ гистограммы

Анализ гистограммы относится к качеству частотного распределения пикселей в изображении.Когда частоты оттенков серого в зашифрованном изображении находятся примерно на одном уровне, это приведет к плоской гистограмме и отличной устойчивости к атакам статистического анализа. Как показано на рисунке 9, три гистограммы зашифрованных изображений почти плоские.

Мы можем заметить, что, в отличие от простых изображений, которые явно демонстрируют некоторые режимы, гистограммы зашифрованных изображений примерно плоские, что является хорошим показателем для шифрования. Что касается корреляционного анализа, на рисунке 10 показаны результаты, полученные с помощью предлагаемой криптосистемы.

3.3. Дальнейший анализ

Был вычислен ряд общих показателей, таких как энтропия изображения (19), количество скоростей изменения пикселей ((20) и (21)), унифицированная средняя изменяющаяся интенсивность (22) и дисперсия гистограммы (23). оценить предложенную систему. где – вектор значений гистограммы. , где и – количество пикселей, у которых значения серого равны и, соответственно. Результаты представлены в таблицах 2 и 3.

9458 9458

Лена Mandrill Barbara Man
90PC5771 +99,4712 99,346 99,5
UACI 35,082 32,9123 33,406 33,41
Н 7,996 7,995 7,997 7,999

55 13 × 10 5 10 7

Изображение Обычное Зашифрованное

1049,5
Лена 1,018 × 10 6 935,54
Барбара 7,32 × 10 5 0 7,32 × 10 5
4535,3

Среднее значение NPCR, которое составляет 99,464, попадает в рамки того, что представлено в литературе. У UACI – 33.8, что немного выше 33,3, что является средним значением в литературе. Наблюдение за Таблицей 3 показывает, что от простых изображений к зашифрованным существует отношение 10 3 в отношении значений дисперсии гистограмм.

3.3.1. Анализ чувствительности ключа

Безопасность криптосистемы явно связана с чувствительностью ключа. Таким образом, для алгоритма шифрования на основе хаоса наименьшее различие в ключе или в изображении открытого текста приводит к невозможности расшифровать зашифрованное изображение.Чтобы проверить чувствительность к ключу шифрования, мы шифруем цветные и полутоновые изображения «Лена (512 × 512)», «Барбара (512 × 512)» и «Человек (1024 × 1024)» с помощью ключа x 10 = 0,12345678

61 –

Ссылка [29] SSIM
0 61 – 860
8.4865
MSE 5201.746
Ссылка [28] SSIM 0,02308
PSNR 9.2570 9085 9085 9085 4666.515
Простое зашифрованное несоответствие SSIM 0,0070 0,0059 0,0069 0,0079 7177 4,9159 5,4884 7,6769
MSE 17431 20965 18333 11102
0 9085
9085 9085 9085 0 Lena 908
4. Криптоанализ системы

Что касается анализа безопасности, криптосистема была представлена ​​CPA (атака с выбранным открытым текстом).В этой атаке у нас есть модель противника, в которой предполагается, что перехватчик имеет возможность зашифровать простое изображение для получения соответствующего шифра, но не имеет секретного ключа. Злоумышленник имеет доступ к механизму или процессу шифрования и шифрует нейтральное изображение в надежде обнаружить секретный ключ. Согласно [26], это можно резюмировать следующим уравнением: где – расшифрованное изображение, – это его шифр, – это зашифрованное изображение перехватчика, полученное из крайнего открытого текста, «» – это механизм, а Map – предполагаемый ключ.Были использованы два тестовых изображения, и полученные результаты показаны на рисунке 12. Следует отметить, что перехватчик не обнаруживает никаких ключей или шаблонов на простом изображении.

5. Сравнение с другими криптосистемами

Не все опубликованные криптосистемы представляют обширную оценку системы. Наша система сравнивалась с недавними статьями в литературе на основе выступлений с общим изображением, которым является Лена. Результаты представлены в Таблице 5.

I I 8 8 8 9055 8608 908 8 908 608 908 908 8 9085 8 8 8 8 8 8 8 10 79 908.819

Алгоритм TR (s) RND AC KS % H

VH
NPCR (%)

Предлагаемая схема 1.2 1 0,0024 7,2 × 10 134 7,9993 1091,1 33,41 99,6
[28] 1,69 31,71 99,42
[30] 5,5 0,032 7,86 × 10 366 7,9993 819,48 .47 99,64
[31] 0,0005 7,9998 33,47 99,64 7,997 33,45 99,6
[27] 0,006 5 0,059 7,2 × 10 134 31,15 99,63

Из таблицы видно, что первое преимущество предлагаемой системы заключается в том, что для шифрования изображения достаточно одного раунда. Это также означает короткое время шифрования и, следовательно, возможность шифрования в реальном времени. Кроме того, ключевое пространство нашей криптосистемы и криптосистемы Choi et al. [27] являются самыми крупными. Мы также можем заметить из таблицы 5, что средние значения UACI, NPCR и энтропии, полученные по предлагаемой схеме, являются одними из лучших.Наконец, его NPCR и энтропия являются одними из лучших в литературе.

6. Заключение

В этой работе мы предложили криптосистему, основанную на хаосе. Новая хаотическая карта данных была построена путем объединения двух осцилляторов. Для этого сначала введем непрерывные функции в динамику осциллятора Хартли; затем, путем модульного сложения, мы выполняем слияние с осциллятором Дуффинга. Устойчивость полученных хаотических карт данных оценивается алгоритмом PLSE. Кроме того, результирующая хаотическая карта комбинируется с новой функцией итеративного математического преобразования, которую мы предложили для шифрования изображений.

Процесс шифрования и дешифрования тестируется на 4 очень популярных изображениях и оценивается с использованием очень распространенных показателей, таких как NPCR, UACI, SSIM, PSNR и дисперсия гистограмм. Система была дополнительно проанализирована с точки зрения скорости, корреляции и атак. Полученные результаты сравнивались с новейшими системами, описанными в литературе, и оказалось, что они имеют такое же или лучшее качество. Мы стремимся провести экспериментальную установку в будущей работе.

Доступность данных

В этом документе для подтверждения наших результатов использовались изображения Лены, Мандрилла и Барбары.Их можно найти по следующим ссылкам: https://www.programmersought.com/article/402727/ для изображения Лены; http://www.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *