Kayıplı resim sıkıştırma algoritmalarını temel alan rastgele sayı üreteci

Abstract

Dijitalleşen dünyada veri güvenliği önemli bir problemdir. Veri güvenliğini sağlamak için çeşitli kriptoğrafik sistemler ve uygulamalar kullanılır. Rastgele sayılar ise bu sistemlerin ve uygulamaların önemli bir parçasıdır. Bu makalede resim sıkıştırma algoritmalarının temeli olan ayrık kosinüs dönüşümünü kullanan bir rastgele sayı üreteci önerildi. Bu üreteçte öncelikle sıkıştırılacak olan resim, ayrık kosinüs dönüşümü ile frekans düzlemine aktarılır. Frekans düzleminde insan görme duyusu dikkate alınarak resmi ifade eden belirli katsayılar dikkate alınıp diğerleri ihmal edildiğinden veri kaybı olur. Daha sonar Frakans düzlemindeki veri ters ayrık kosinüs dönüşümü kullanılarak yeniden uzay düzlemine aktarılır. Bu dönüşüm esnasında hesaplanan küsuratlı değerler resmi ifade etmek için yuvarlanır. Yuvarlama esnasında bu veriler geriye döndürülemeyecek şekilde kaybedilir. Bu kayıplar bir entropi kaynağı olarak kullanıldı ve ham rastgele sayılar üretildi. Bu sayılardaki olası zayıflıklar kriptografik özet fonksiyonunun son işlem algoritması olarak kullanılmasıyla giderildi. Kriptografik özet fonksiyonu olarak SHA1 algoritması kullanıldı. Önerilen üreteç herhangi bir dijital veri kaynağını rastgele sayı üreteci olarak kullanabilir. Önerilen üretecin güvenliği yapılan testlerle ve analizlerle gösterildi.

Data security is an important problem in the digitalized world. Various cryptographic systems and applications are used to ensure data security. Random numbers are an important part of these systems and applications. In this article, a random number generator using the discrete cosine transform, which is the basis of image compression algorithms, is proposed. In this generator, the picture to be compressed first is transferred to the frequency plane with the discrete cosine transform. Data loss occurs because certain coefficients expressing the picture are taken into account and others are neglected by considering human vision in the frequency plane. Then the data in the frequency plane is transferred back to the space plane using the inverse discrete cosine transform. The fractional values calculated during this conversion are rounded up to represent the picture. During rounding, this data is irreversibly lost. These losses were used as a source of entropy and raw random numbers were generated. Possible weaknesses in these numbers were addressed by using the cryptographic hash function as the post-processing algorithm. The SHA1 algorithm was used as the cryptographic hash function. The proposed generator can use any digital data source as a random number generator. The safety of the proposed generator has been demonstrated by tests and analysis.