A new symmetric lightweight encryption algorithm based on DNA for internet of things devices

العناوين الأخرى

نظام تشفير جديد متماثل خاص بأجهزة إنترنت الأشياء باستخدام خاصية الحمض النووي

مقدم أطروحة جامعية

al-Duwayri, Rami Jamil

مشرف أطروحة جامعية

al-Sharjabi, Bassam

الجامعة

جامعة الشرق الأوسط

الكلية

كلية تكنولوجيا المعلومات

القسم الأكاديمي

قسم علم الحاسوب

دولة الجامعة

الأردن

الدرجة العلمية

ماجستير

تاريخ الدرجة العلمية

2021

الملخص العربي

تعتبر إنترنت الأشياء من أبرز المصطلحات الحالية التي تشمل مجموعة من المستشعرات و الأدوات المتصلة معاً من خلال شبكة الإنترنت و تقوم بجمع المعلومات و البيانات حيث أن بعض هذه الأدوات يمكنها تحليل هذه المعلومات و من ثم إتخاذ القرار بالأعتماد على الذكاء الاصطناعي بدون أي تدخل بشري.

و تستخدم إنترنت الأشياء في العديد من مجالات الحياة كالمجالات الطبية و العسكرية، و المدن الذكية، و غيرها و ذلك لجعل الحياة أكثر سهولة و ذكاة ...

و نظرا لأهمية إنترنت الأشياء و أهمية المعلومات التي يتم جمعها حيث أنها من المحتمل أن تحتوي على معلومات مهمة، أو شخصية، أو عسكرية، أو غيرها و من ثم يتم إرسالها عبر شبكة الإنترنت، و بالتالي يمكن قراءة هذه المعلومات و تحليلها بسهولة من خلال أشخاص غير مصرح لهم بالأطلاع عليها أو من خلال مخترقين.

و من هنا يجب أن يتم تشفير هذه المعلومات عند النقل أو التخزين بإستخدام وسائل تشفير و لكن تعتبر أجهزة إنترنت الأشياء من الأجهزة المحدودة الخصائص مثل الذاكرة العشوائية البسيطة و المعالج البسيط مما يؤدي إلى صعوبة إستخدام خوارزميات التشفير الحالية على هذه الأجهزة.

في هذه الرسالة تم إقتراح خوارزمية جديدة سميت (LCD) إعتمدت على إستخدام تسلسل الحمض النووي كمفتاح للتشفير حيث أنه يتميز بعشوائيته العالية.

و يمكن من خلال هذه الخوارزمية التحكم بعدد دورات التشفير و إمكانية التحكم بحجم تقطيع المعلومات قبل التشفير لتناسب أجهزة إنترنت الأشياء و حسب أهمية المعلومات التي يتم جمعها.

حيث تم إستخدام عمليتين رئيسيتين للتشفير و هما : عملية التبديل و عملية تبديل المواقع.

أما بالنسبة لمفتاح التشغير فيتم عليه مجموعة من العمليات و ذلك لإستخدام مفتاح مختلف لكل دورة تشفير و كل مقطع من المعلومات يشفر بمفتاح مختلف.

تم تطبيق و إجراء مجموعة من التجارب على الخوارزمية المقترحة بنجاح حيث تم إستخدام خمس صور بحجمين مختلفين و ملون و غير ملون و تم مقارنتها بخوارزمیتان مشهورتان و هما معيار تشفير البيادات الثلاثي (3DES) و معيار التشفير المتقدم (AES) و حصلت الخوارزمية المقترحة على أفضل النتائج بثلاث صور من حيث سرعة التشفير، و نسبة التشويش بالصورة و مقدار العشوائية في الصورة المشفرة و بالنسية لباقي الصور فكانت النتائج متقاربة جدا تم إجراء عدة تجارب أخرى لفحص تأثير عدد دورات التشفير حيث تبين أن أفضل نتيجة من حيث نسبة التشويش كانت بإستخدام أربع دورات تشفير.

أما بالنسبة للوقت المستغرق للتشفير و مقدار العشوائية في الصورة المشفرة فكانت أفضل النتائج بإستخدام دورتين.

و من التجارب الأخرى فحص تأثير حجم المعلومات المقطعة حيث أظهرت النتائج أن أفضل وقت للتشفير و مقدار العشوائية في الصورة المشفرة كانت عند استخدام حجم bits-128 و فيما يتعلق بنسبة التشويش بالصورة كانت أفضل نتيجة عند استخدام حجم bits-72.

أثبتت النتائج كفاءة الخوارزمية المقترحة و إمكانية إستخدامها و التحكم بها و التغير بحيث تصبح مناسبة لأجهزة إنترنت الأشياء و حسب أهمية المعلومات التي تم تجميعها.

الملخص الإنجليزي

IoT devices play a pivotal role in making our lives easier, smarter, and more luxurious; therefore, it is applied in many areas such as smart cities, healthcare, military, and more others.

These devices assemble important information including personal information, important data, and others.

This data should be protected to maintain the confidentiality and integrity of the data in rest or transit by using encryption; nevertheless, the IoT devices have limited resources and need specialized encryption that performs light operations named Lightweight Cryptography (LWC) to suit IoT devices and ensure security and protection of that data.

This thesis aims to propose a new Lightweight Cryptography based on DNA )LWCD(.

LWCD uses the DNA tape as a key with some operations to generate keys for multi-encryption rounds.

The multi-encryption rounds are changeable with the block size to be suitable for IoT devices and get high encryption robustness and strength based on the importance of the data collected.

LWCD is performed in two main operations, substitution, and transposition.

The LWCD is implemented and tested using different images, and then, some results are compared with Advanced Encryption Standard (AES) and Triple Data Encryption Standard (3DES).

Furthermore, the efficiency of multi-encryption rounds of the LWCD achieved the best proportion of distortion when using four rounds.

On the other hand, the efficiency of using variable block size on the LWCD has achieved the best results for encryption times and entropy when using 128-bits block size while the best results of the proportion of distortion when using 72-bits block size.

All these results confirm that the LWCD is effective and can be altered to match IoT devices resources and the importance of the collected data.

التخصصات الرئيسية

تكنولوجيا المعلومات وعلم الحاسوب

عدد الصفحات

64

قائمة المحتويات

• APA
• MLA
• AMA

لغة النص

الإنجليزية

نوع البيانات

رسائل جامعية

رقم السجل

BIM-1403074