Published August 4, 2023
| Version v1
Publication
Open
A new dynamic DNA-coding model for gray-scale image encryption
Description
Abstract To protect the images and provide a more secure cipher image, DNA encoding is crucial in image encryption. Applying a single, easily detectable coding rule to the image during DNA encoding has no impact on the encryption model's security level. Therefore, using various coding rules while applying encryption to the image, dynamic DNA-coding techniques have emerged to strengthen and improve the encryption of the image and its security. This study integrates a dynamic DNA-coding method with an encryption model. The model is applied to gray-scale images, where using a predetermined coding rule, every two bits are DNA-encoded in the image. The proposed model generates the key by sending the image and its metadata to hash functions. Following that, the hyperchaotic system constructs three chaotic sequences using the key, and the Lorenz–Liu chaotic system generates a sequence of coding rules. Then, the image is passed to Arnold Transform, where the resulted image is diffused by applying five chaotic maps. Last, using the coding rules, it is DNA-encoded, provided with the chaotic sequences to DNA, and DNA-decoded. Twelve metrics were used to assess the proposed model on ten widely used images. Results show a promising improvement in performance, since it enhanced the security of the model.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص لحماية الصور وتوفير صورة تشفير أكثر أمانًا، يعد تشفير الحمض النووي أمرًا بالغ الأهمية في تشفير الصور. إن تطبيق قاعدة ترميز واحدة يمكن اكتشافها بسهولة على الصورة أثناء ترميز الحمض النووي ليس له أي تأثير على مستوى أمان نموذج التشفير. لذلك، باستخدام قواعد ترميز مختلفة أثناء تطبيق التشفير على الصورة، ظهرت تقنيات ترميز الحمض النووي الديناميكية لتعزيز وتحسين تشفير الصورة وأمنها. تدمج هذه الدراسة طريقة ترميز الحمض النووي الديناميكية مع نموذج التشفير. يتم تطبيق النموذج على الصور ذات المقياس الرمادي، حيث يتم ترميز كل بتين بالحمض النووي في الصورة باستخدام قاعدة ترميز محددة مسبقًا. يقوم النموذج المقترح بإنشاء المفتاح عن طريق إرسال الصورة وبياناتها الوصفية إلى وظائف التجزئة. بعد ذلك، يبني النظام المفرط الفوضى ثلاث تسلسلات فوضوية باستخدام المفتاح، وينشئ نظام لورينز ليو الفوضوي سلسلة من قواعد الترميز. بعد ذلك، يتم تمرير الصورة إلى أرنولد ترانسفورم، حيث يتم نشر الصورة الناتجة عن طريق تطبيق خمس خرائط فوضوية. أخيرًا، باستخدام قواعد الترميز، يتم ترميز الحمض النووي، وتزويده بالتسلسلات الفوضوية للحمض النووي، وفك تشفير الحمض النووي. تم استخدام اثني عشر مقياسًا لتقييم النموذج المقترح على عشر صور مستخدمة على نطاق واسع. تظهر النتائج تحسنًا واعدًا في الأداء، لأنه عزز أمان النموذج.Translated Description (French)
Résumé Pour protéger les images et fournir une image chiffrée plus sécurisée, le codage de l'ADN est crucial dans le chiffrement de l'image. L'application d'une seule règle de codage facilement détectable à l'image pendant le codage de l'ADN n'a aucun impact sur le niveau de sécurité du modèle de cryptage. Par conséquent, en utilisant diverses règles de codage tout en appliquant le cryptage à l'image, des techniques de codage dynamique de l'ADN ont émergé pour renforcer et améliorer le cryptage de l'image et sa sécurité. Cette étude intègre une méthode de codage dynamique de l'ADN avec un modèle de cryptage. Le modèle est appliqué à des images à échelle de gris, où en utilisant une règle de codage prédéterminée, tous les deux bits sont codés par ADN dans l'image. Le modèle proposé génère la clé en envoyant l'image et ses métadonnées aux fonctions de hachage. Ensuite, le système hyperchaotique construit trois séquences chaotiques à l'aide de la clé, et le système chaotique de Lorenz-Liu génère une séquence de règles de codage. Ensuite, l'image est transmise à Arnold Transform, où l'image résultante est diffusée en appliquant cinq cartes chaotiques. Enfin, en utilisant les règles de codage, il est codé par l'ADN, fourni avec les séquences chaotiques à l'ADN, et décodé par l'ADN. Douze métriques ont été utilisées pour évaluer le modèle proposé sur dix images largement utilisées. Les résultats montrent une amélioration prometteuse de la performance, car elle a renforcé la sécurité du modèle.Translated Description (Spanish)
Resumen Para proteger las imágenes y proporcionar una imagen cifrada más segura, la codificación de ADN es crucial en el cifrado de imágenes. La aplicación de una regla de codificación única y fácilmente detectable a la imagen durante la codificación del ADN no tiene ningún impacto en el nivel de seguridad del modelo de cifrado. Por lo tanto, utilizando varias reglas de codificación al aplicar el cifrado a la imagen, han surgido técnicas de codificación dinámica de ADN para fortalecer y mejorar el cifrado de la imagen y su seguridad. Este estudio integra un método dinámico de codificación de ADN con un modelo de cifrado. El modelo se aplica a imágenes en escala de grises, donde utilizando una regla de codificación predeterminada, cada dos bits se codifican en ADN en la imagen. El modelo propuesto genera la clave enviando la imagen y sus metadatos a funciones hash. Después de eso, el sistema hipercaótico construye tres secuencias caóticas utilizando la clave, y el sistema caótico de Lorenz-Liu genera una secuencia de reglas de codificación. Luego, la imagen se pasa a Arnold Transform, donde la imagen resultante se difunde aplicando cinco mapas caóticos. Por último, utilizando las reglas de codificación, está codificado por ADN, provisto de las secuencias caóticas del ADN y decodificado por ADN. Se utilizaron doce métricas para evaluar el modelo propuesto en diez imágenes ampliamente utilizadas. Los resultados muestran una mejora prometedora en el rendimiento, ya que mejoró la seguridad del modelo.Files
s40747-023-01187-0.pdf.pdf
Files
(4.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:583bc865eac8c3f4948088f2730e29aa
|
4.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نموذج ديناميكي جديد لترميز الحمض النووي لتشفير الصور على نطاق رمادي
- Translated title (French)
- Un nouveau modèle de codage dynamique de l'ADN pour le chiffrement des images à l'échelle des gris
- Translated title (Spanish)
- Un nuevo modelo dinámico de codificación de ADN para el cifrado de imágenes en escala de grises
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4385583282
- DOI
- 10.1007/s40747-023-01187-0
References
- https://openalex.org/W2071673800
- https://openalex.org/W2792930077
- https://openalex.org/W2930668970
- https://openalex.org/W3043421987
- https://openalex.org/W3047267927
- https://openalex.org/W3048532210
- https://openalex.org/W3083299998
- https://openalex.org/W3089532416
- https://openalex.org/W3090893159
- https://openalex.org/W3122910428
- https://openalex.org/W3128030072
- https://openalex.org/W3135649137
- https://openalex.org/W3151314261
- https://openalex.org/W3156578259
- https://openalex.org/W3158024884
- https://openalex.org/W3164225583
- https://openalex.org/W3165071126
- https://openalex.org/W3177140957
- https://openalex.org/W3188020797
- https://openalex.org/W3188259400
- https://openalex.org/W3201065986
- https://openalex.org/W4210963550
- https://openalex.org/W4213256318
- https://openalex.org/W4214888704
- https://openalex.org/W4220908614
- https://openalex.org/W4224214100
- https://openalex.org/W4224278994
- https://openalex.org/W4226088892
- https://openalex.org/W4229377957
- https://openalex.org/W4282007345
- https://openalex.org/W4285107854
- https://openalex.org/W4285151156
- https://openalex.org/W4292188619
- https://openalex.org/W4313537271
- https://openalex.org/W4361301288