Modifying of Hill Cipher using Randomized Approach

Abstract

ABSTRACT: In the modern technological communication networks, where data or image transfer through the communication devices has acquired significance security of the data or image transfer has become a major issue. By means of cryptography, they convert plaintext into ciphertext, or into data that must be unreadable to the attacker. Another approach is to encrypt data of image and then send it to the receiver. Various approaches of modifying Hill Cipher have been discovered earlier, which includes advanced and complicated strategies to overcome the problems faced by using Hill image cipher. This thesis is concerned with a rather simple modification on Hill Cipher using randomized permutation of pixel locations approach and comparing the results with Hill image cipher. The Hill Cipher has advantages in encryption of symmetric data. However, it is insufficient to known plaintext attack. For this reason, the plain image should be processed first to hide its pattern that has the main information. Many researchers used complicated approaches that sometimes depend on matrix mathematics and sometimes on information manipulations. The aim of these complication strategies is to make the encryption approaches in thwart order to any known plaintext and ciphertext attacks. The main object of this thesis is to adjust the original Hill Cipher to decrease the susceptibility to known plaintext attacks and known ciphertext attack. This is achieved by randomizing the information locations for the whole image. So, even if the attacker can guess the key, the decryption still gives false information. Both of Hill image cipher and the proposed modification on it (termed MHill in this thesis) are convenient for all images plaintext block encryption. Results from statistical analysis and comparative studies have shown that Hill Cipher with randomized approach has a correlation coefficient value which is closed to zero and has the maximum deviation value. According to these results Hill Cipher with randomized approach proved that it has better encryption quality compared to Hill image cipher. Keywords: Hill Cipher, randomized approach, modified Hill image cipher, encryption, decryption, Hill Cipher with randomized approach. ………………………………………………………………………………………………………………………… ÖZ: Modern teknolojik iletişim ağlarında, iletişim araçları vasıtasıyla gerçekleştirilen veri ve resim transferlerinde önemli güvenlik sorunları olmuştur. Kriptografi ile düz bir metin kodlanmış bir hale getirilebilir ya da bir veri saldırganlara karşı okunamaz hale dönüştürülebilir. Bir diğer korunma yöntemi de bir resmin verisini kodlama ve göndermedir. Bu çalışmada, Hill Cipher kullanılarak basit bir şekilde pixel yerlerinde rastgele değişimler yapılmış ve elde edilen sonuçlar standart Hill Cipher sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Hill kodlama yöntemi simetrik verilerin kodlanmasında bir çok avantaj sağlamaktadır.Fakat bu yöntem bilinen saldırılara karşı yetersizdir. Bu nedenle resim öncelikle gizli bir örüntü ile işlenmelidir. Birçok araştırmacı bazen matris matematiği, bazen de manipule edilmiş bilgiler üzerinde karışık kodlamalar kullanmaktadır. Bu stratejilerin amacı bilinen düz metin ya da şifreli metin saldırılarını önlemek için kodlama yapmaktır. Bu tezin amacı da, bilinen düz metin ve şifreli metin saldırılarına karşı duyarlılığı azaltmak için yeni bir Hill Cipher yapılandırmaktır. Bu yeni yapılandırmada, görüntü içerisindeki tüm piksellerin yerleri rastgele değiştirilir. Böylece saldırgan şifreyi tahmin edebilse bile, çözümleme de yanlış bilgi elde edecektir. Hill Cipher ve yeniden tasarlanmış hali (MHill Cipher) tüm şifresiz resimler için blok kodlama kullanmaktadır. İstatiksel analiz ve karşılaştırma çalışmalarının sonuçları göstermektedir ki, MHill Cipher’ın korelasyon katsayısı sıfıra yakındır ve yüksek sapma değerindedir. Bu sonuçlara göre bu çalışmada üretilen MHill Cipher’ın kodlama kalitesinin orjinal Hill Cipher’a göre daha iyi olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Hill Cipher, RastlantısalYaklaşım, modifiye edilmiş Hill Cipher, Kodlama, Kod çözme, Rastlantısal Yaklaşımına göre Hill Cipher.