Thesis /

ROMDOC-THESIS-2017-815

Analiza statistică a sistemelor haotice din perspectiva aplicaţiilor în criptografie

Luca, Adrian
2010-06-29

Abstract: ABSTRACT Teza combină elemente de teoria informaţiei, procese aleatoare, criptografie şi statistică aplicată, concentrându-se pe evaluarea sistemelor haotice din perspectiva aplicaţiilor în criptografie. Prin propriile analize şi simulări, lucrarea aduce contributii de natură teoretică şi practică privind comportamentul statistic al sistemelor haotice, contribuţii care conduc la o percepere şi utilizare inginerească a situaţiilor determinism/haos, dependenţă/independenţă statistică, precum şi la dezvoltarea de generatoare de date i.i.d (independente şi identic distribuite) cu multiple aplicaţii, inclusiv în criptografie. Principalele contribuţii ale tezei privesc: - metode şi rezultate cantitative privind generarea de date experimentale i.i.d. folosind sisteme haotice. - construirea de generatoare de secvenţe de cifrare pornind de la sisteme haotice unidimensionale, cu utilizare directă drept chei de cifrare sau în dezvoltarea de funcţii criptografice de mixare. În acest sens, lucrarea prezintă o procedură statistică originală dedicată evaluării a două intervale de timp utile în generarea de date i.i.d., anume: timpul trazitoriu (timpul scurs de la iniţierea sistemului haotic până la intrarea în regiunea de staţionaritate) şi distanţa minimă de eşantionare care permite obţinerea independenţei statistice între variabile aleatoare extrase din procesul aleator asociat sistemului haotic. Procedura statistică foloseşte teste Smirnov pe două mulţimi de date experimentale, teste Kolmogorov-Smirnov pe o mulţime de date experimentale, analiză Monte Carlo şi o metodă originală de testare a independenţei statistice. Ansamblul teoretic şi experimental propus şi exemplificat în teză pentru funcţia logistică şi funcţia cort poate constitui un ghid care să orientează un alt experimentator în generarea de noi date i.i.d. folosind alte sisteme haotice. Generatoarele de secvenţe pseudo-aleatoare propuse în teză pentru utilizare în criptografie se bazează esenţial pe extragerea de date i.i.d. din semnalul haotic. Sunt avute în vedere atât generatoare de secvenţe pseudo-aleatoare binare, cât şi generatoare de secvenţe cu un alfabet extins adaptat alfabetului sursei de mesaje clare (mesaje care trebuiesc cifrate). Evaluarea calităţii acestor secvenţe a vizat atât aspecte statistice, cât şi aspecte privind securitatea computaţională. Modalităţi de utilizare a acestor secvenţe pseudo-aleatoare sunt exemplificate prin aplicaţii de cifrare pe text natural. ABSTRACT The research combines elements of information theory, random signals, cryptography and applied statistics, focusing on chaotic systems evaluation with respect to cryptography. By its own analysis and simulations, the thesis brings theoretical and practical contributions on the statistical behavior of chaotic systems, contributions that enable an engineering perception of determinism/chaos and of statistical dependence / independence issues as well as and the development of i.i.d data generators (independently and identically distributed data) applicable in various fields, including cryptography. Main contributions of the thesis concern: - methods and quantitative results with respect to the independently and identically distributed (i.i.d.) data generation starting from chaotic systems; - construction of enciphering sequences starting from one-dimensional chaotic systems, directly applicable as encryption keys or in the development of cryptographic mixing transformations. In this respect, the thesis presents an original statistical approach dedicated to the evaluation of two time intervals, namely: the transient time and the minimum statistical independence sampling distance. The overall procedure relies on Smirnov tests based on two-sample statistic, Kolmogorov-Smirnov tests based on one-sample statistic, a Monte Carlo analysis and an original statistical independence test. The experimental study was performed on the logistic map for different values of its parameter (values considered of much interest in the literature) and on the skew tent map. The proposed statistical approach may guide another experimenter to extend the analysis for other logistic map parameters and also for other chaotic systems. The pseudo-random sequence generators proposed in the thesis for the use in cryptography are essentially based on i.i.d. data extracted from the chaotic signal. The thesis presents both pseudo-random sequences with binary alphabet and pseudo-random sequences with an extended discrete alphabet adapted to the original messages to be encrypted. Quality assessment of these sequences implied statistical and computational security aspects. Some modalities concerning the use in cryptography of the proposed pseudo-random sequences are exemplified by natural text encryption.

Keyword(s): Teoria sistemelor dinamice -- Teză de doctorat ; Haos (teoria sistemelor) -- Teză de doctorat ; Criptografie -- Teză de doctorat
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files

Similar records

 

People who viewed this page also viewed:

(275)  Optimizarea conceptuală şi operaţională a instalaţiilor chimice multiscop - Voinescu, Sorin - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2003-000000054 (263)  Managementul congestiilor în sistemele electroenergetice în prezenţa surselor regenerabile - Boambă, Claudia-Elena - ROMDOC-THESIS-2021-2325 (262)  Simularea numerică a echipamentelor hidropneumatice de aviaţie - Dincă, Liviu - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2005-000013939 (262)  Scientific Bulletin Series C:Electrical engineering - ROMDOC-Journal-2007-003 (261)  Scientific bulletin Series B: Chemistry and Materials - ROMDOC-Journal-2007-002

 

Rate this document:

Be the first to review this document.

Discuss this document:

Start a discussion about any aspect of this document.