Maske tabanlı görüntü şifreleme
Mask based image encryption
Yazar: ALİ UZUN
Danışman: DOÇ. DR. HASAN HÜSEYİN SAYAN
Gazi Üniversitesi / Bilişim Enstitüsü / Adli Bilişim Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Dinamik sistemler = Dynamical systems ; Kaotik haritalar = Chaotic maps ; Kriptografi = Cryptography ; Şifreleme = Encryption

Özet:
Gelişen iletişim teknolojileriyle birlikte internet ve mobil ağların kullanımı da hızlı bir artış göstermiştir. Gelişen teknolojiler kullanıcılar için birçok avantaj sağlamasına rağmen, kullanım oranlarının artmasıyla bilgi güvenliği, konunun en önemli noktalarından biri haline gelmiştir. Geçmişten günümüze bilgi güvenliğine verilen önem katlanarak artmaya devam etmektedir. Teknolojik gelişmelerin ilerlemesiyle birlikte görüntülerin kullanım alanları artmakta ve görüntü günlük hayatımızda geniş bir kullanım alanına sahip olmaktadır. Artan görüntü kullanımı ile birlikte konunun önemli bir noktası olan güvenlik sorunu ortaya çıkmıştır. Bilginin güvenli bir biçimde iletilmesinde veya saklanmasında matematiksel yöntemler sıkça kullanılmaktadır. Kriptoloji matematiksel yöntemler kullanılarak verilerin korunmasını sağlayan şifreleme bilimidir. Kaos ve kriptografi arasındaki benzerlikler kullanılarak geliştirilen kriptografik bir uygulamada güvenli ve etkili sonuçlar için günümüzde sıklıkla kaotik sistemlere başvurulmaktadır.
Bu tezde,  permütasyon ve kombinasyon işlemleri ile rastgeleliği arttırılırmış kaotik lojistik harita kullanarak bir görüntü şifreleme yöntemi geliştirilip ve yöntemin yeterliliği farklı testler ile incelenmiştir. Önerilen algoritma, kaotik bir lojistik haritanın başlangıç parametresi için rastgele oluşturulmuş gizli anahtarı kullanır. Bu parametreler kullanılarak maske görüntüsü üretilir. Daha sonra şifrelenecek görüntü maske görüntüsü ve XOR (Özel-VEYA) operatörü kullanılarak şifrelenir. Geliştirilen metodun yeterliliğini test etmek için; anahtar uzay analizi, histogram analizi, korelasyon analizi, bilgi entropisi analizi, sinyal gürültü oranı analizi, ortalama karesel hata analizi, ortalama mutlak hata analizi ve şifreleme kalitesi analizi testleri orijinal ve şifreli görüntüler arasında C#  ortamında gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar klasik lojistik harita ile karşılaştırıldığında önerilen yöntemin verimliliği doğrulanmıştır.

Abstract:
ABSTRACT
With the developing communication technologies, the use of the internet and mobile networks has also increased rapidly. Although developing technologies provide many advantages for users, information security has become one of the most important points of the subject with the increase in usage rates. From past to present, the importance given to information security continues to increase exponentially. With the advancement of technological developments, the usage areas of images are increasing and the image has a wide usage area in our daily life. With the increasing use of images, the security problem, which is an important point of the subject, has emerged. Mathematical methods are frequently used to transmit or store information securely. Cryptology is the science of encryption that protects data using mathematical methods. In a cryptographic application developed using the similarities between chaos and cryptography, chaotic systems are frequently used today for safe and effective results.
In this thesis, an image encryption method was developed using permutation and combination operations and a chaotic logistic map with increased randomness, and the adequacy of the method was examined with different tests. The proposed algorithm uses a randomly generated secret key for the starting parameter of a chaotic logistic map. Using these parameters, a mask image is generated. Then the image which will be encrypted is encrypted using the mask image and the XOR (Private-OR) operator. To test the adequacy of the developed method key space analysis, histogram analysis, correlation analysis, information entropy analysis, signal to noise ratio analysis, mean square error analysis, mean absolute error analysis and encryption quality analysis tests were performed between the original and encrypted images in C# application. The efficiency of the proposed method was confirmed when the results were compared with the classical logistic map.