مخطط لتشفير الفيديو الملون يعتمد على الخرائط الفوضوية

الملخص

دى تطور الاتصالات اللاسلكية والمتنقلة إلى توسع نطاق تبادل الوسائط المتعددة الرقمية (الفيديو والصور) عبر شبكات الحاسوب. ومن ثم، برزت الحاجة إلى حماية محتوى الفيديو في العديد من التطبيقات الرقمية، مثل مؤتمرات الفيديو السرية، وأنظمة التصوير الطبي، وخدمات التلفزيون المدفوع، وغيرها. وتُعد تقنية تشفير الفيديو وسيلة شائعة الاستخدام لتوفير الحماية للفيديو الرقمي. في هذه الورقة البحثية، نقدم آلية آمنة لتشفير الفيديو الملون باستخدام الخرائط الفوضوية (chaotic maps). تعتمد عملية تشفير الفيديو على تقسيم الملف إلى مجموعة من الصور تُعرف بـ "الإطارات" (frames)، وتمر العملية بخمس مراحل: خلط إطارات الفيديو، والتبديل (permutation)، والتشويش (confusion)، والانتشار (diffusion) على مستوى الإطار، والانتشار على مستوى مكونات حيز الفيديو. تستخدم الآلية المقترحة أربع خرائط فوضوية لإجراء عمليات الخلط والتبديل والتشويش والانتشار لإطارات الفيديو، كما تستخدم خريطتين فوضويتين إضافيتين لتهيئة الخرائط المذكورة والتحكم فيها. يبلغ حجم فضاء المفاتيح في هذه الآلية $2^{128}$، مما يجعل هجمات القوة الغاشمة (brute-force attacks) غير مجدية عملياً. ولتحليل أمن الآلية المقترحة ومتانتها، أُجريت عدة اختبارات أمنية شملت: نسبة ذروة الإشارة إلى الضوضاء (PSNR)، ونسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR)، وتحليل المدرج التكراري (histogram)، وتحليل معامل الارتباط، وإنتروبيا المعلومات، وهجمات الفرق (differential attacks)، وفضاء المفاتيح، وحساسية المفتاح. وتشير نتائج التحليلات المختلفة إلى أن آلية تشفير الفيديو المقترحة تتمتع بمستوى عالٍ من الحساسية والأمان.