:: ECONOMY :: INVESTIGATING THE POSSIBILITY OF USING CONSECUTIVE WEBCAM FRAMES TO GENERATE RANDOM SEQUENCES :: ECONOMY :: INVESTIGATING THE POSSIBILITY OF USING CONSECUTIVE WEBCAM FRAMES TO GENERATE RANDOM SEQUENCES
:: ECONOMY :: INVESTIGATING THE POSSIBILITY OF USING CONSECUTIVE WEBCAM FRAMES TO GENERATE RANDOM SEQUENCES
 
UA  RU  EN
         

Світ наукових досліджень. Випуск 30

Термін подання матеріалів

24 травня 2024

До початку конференції залишилось днів 11



  Головна
Нові вимоги до публікацій результатів кандидатських та докторських дисертацій
Редакційна колегія. ГО «Наукова спільнота»
Договір про співробітництво з Wyzsza Szkola Zarzadzania i Administracji w Opolu
Календар конференцій
Архів
  Наукові конференції
 
 Лінки
 Форум
Наукові конференції
Наукова спільнота - інтернет конференції
Світ наукових досліджень www.economy-confer.com.ua

 Голосування 
З яких джерел Ви дізнались про нашу конференцію:

соціальні мережі;
інформування електронною поштою;
пошукові інтернет-системи (Google, Yahoo, Meta, Yandex);
інтернет-каталоги конференцій (science-community.org, konferencii.ru, vsenauki.ru, інші);
наукові підрозділи ВУЗів;
порекомендували знайомі.
з СМС повідомлення на мобільний телефон.


Результати голосувань Докладніше

 Наша кнопка
www.economy-confer.com.ua - Економічні наукові інтернет-конференції

 Лічильники
Українська рейтингова система

INVESTIGATING THE POSSIBILITY OF USING CONSECUTIVE WEBCAM FRAMES TO GENERATE RANDOM SEQUENCES

 
24.04.2024 14:00
Автор: Dmytro Hanzhelo, PhD student, Chernivtsi National University name Yuriy Fedkovych, Chernivtsi; Denis Trembach, PhD student, Chernivtsi National University name Yuriy Fedkovych, Chernivtsi; Oleh Pavliuchenko, PhD student, Chernivtsi National University name Yuriy Fedkovych, Chernivtsi
[2. Інформаційні системи і технології;]

ORCID: 0000-0002-0836-4568 Dmytro Hanzhelo

ORCID: 0000-0001-8095-4186 Denis Trembach

The investigation object of this paper is a random numbers sequence (RNS) obtained from a frame of a webcam, which can be practically used as a source of chaos for a hardware RNS generator. The problem under consideration was to estimate the primary crypto-resistance characteristics of the RNS obtained from a webcam frame.

Modern crypto-algorithm produces cipher texts that should not statistically differ from random sequence so that for the generation of random sequences you can take a source of chaos that provides sufficient uniqueness and unpredictability of values in long ranges. 

Pseudo random generation algorithm sequence is in public access, for example, for the Java language [1,2], which makes it theoretically possible to attack the encryption algorithm. And at work [3] the author analyzes the hacking technology in detail, although with the involvement of the big ones computing power.

The sequence of numbers obtained from the webcam frame can be considered completely random due to the randomness of the image frame itself. However, the small volume of the sequence - 1.5 Mbytes for SVGA mode (800x600) - makes it unsatisfactory for most modern needs: 1 Gbit/s.

The use of consecutive frames of the webcam must satisfy one of the primary rules of crypto-resistance, which are put forward to the sequence of random numbers - a long loop period. It is not possible to check such a sequence for compliance with NIST requirements [4] - the minimum volume for checking is at least 100 Mbit.

The concatenation of several sequences obtained from consecutive frames of the webcam requires the study of the similarity of the constituent parts. A comparison method is proposed for the study of inter-frame correlation (similarity).

Two consecutive frames are transformed into two one-dimensional byte arrays corresponding to the pixel values of the photo-diode matrix image.

In Java it looks like this:

BufferedImage image = webcam.getImage();

ByteArrayOutputStream stream = new ByteArrayOutputStream();

ImageIO.write(image, "tiff", stream);

byte[] bytes = stream.toByteArray();

By comparing these arrays of numbers, you can determine the rate (percentage) of pixels that have changed their value. To ensure the condition of sensitivity to an avalanche effect sufficient for crypto resistance, this value must be at least 50%. This means that the minimum period of time (for a standard webcam it is 40 milliseconds) 50% of the pixels have changed their value.

This value is different for various conditions - the image itself, lighting, day-night, camera model, etc.. However, under the most unfavorable conditions, due to noise arising from the stochastic nature of the interaction of photons of light with the atoms of the material of the photodiodes of the sensor, this value is not zero. At least the fluorescent lamp provides 50 Hz of flicker, while the camera frame rate is 25 Hz, which introduces additional chaos into inter-frame correlation.

If, after all, the chaos level of two consecutive frames does not exceed 50%, it is necessary to experimentally find a duty cycle that satisfies this condition of 50%, for example, take not the next frame but the fourth one from the camera although this will significantly reduce the generation productivity.

Conclusion: sensitivity to the avalanche effect is decisive when designing a crypto-resistant high-speed random sequence generator. This parameter is tunable and quite simply determined by a simple software experiment. Finally the randomness of the sequences generated must be tested using standard statistical tests for randomness, such as the NIST suite [4], to verify their compliance with cryptographic standards.

References:

1. Class SecureRandom. All Implemented Interfaces. URL: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/security/SecureRandom.html

2. M. Cornejo, S. Ruhault, “(In)Security of Java SecureRandom Implementations”, Journées Codage et Cryptographie, 2014. https://www-fourier.ujf-grenoble.fr/JC2/exposes/ruhault.pdf

3. Martinez, F. (2022). Attacks on Pseudo Random Number Generators Hiding a Linear Structure. In: Galbraith, S.D. (eds) Topics in Cryptology – CT-RSA 2022. CT-RSA 2022. Lecture Notes in Computer Science, vol 13161. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-95312-6_7

4. National Institute of Standards and Technology (NIST), “Recommendation for the Entropy Sources Used for Random Bit Generation”, SP 800-90C, August 2022, https://doi.org/10.6028/NIST.SP.800-90C.



Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License

допомогаЗнайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter


 Інші наукові праці даної секції
METHODS AND MEANS FOR DETECTION AND CLASSIFICATION OF CAMOUFLAGED OBJECTS BASED ON DEEP NEURAL NETWORKS
29.03.2024 23:27
ІНФОРМАЦІЙНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЕКТИ «РОЗУМНИХ» СИСТЕМ ЦЕНТРАЛІЗОВАНОГО ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ
24.04.2024 23:24
ОБҐРУНТУВАННЯ ДОЦІЛЬНОСТІ ФОРМАЛІЗАЦІЇ АРТЕФАКТІВ ПРОЦЕСУ РОЗРОБЛЕННЯ ПРОГРАМНИХ СИСТЕМ
24.04.2024 22:11
ДОСЛІДЖЕННЯ МІЖКАДРОВОЇ КОРЕЛЯЦІЇ ХАОСУ, ЩО ГЕНЕРУЄТЬСЯ ВЕБКАМЕРОЮ
24.04.2024 13:52
.NET BASED WEB CAMERA RANDOM SEQUENCE GENERATOR IMPLEMENTATION
24.04.2024 13:26
ENHANCING CRYPTOGRAPHIC SECURITY SYSTEMS THROUGH STOCHASTIC PROCESSES INDUCED BY WEB CAMERAS
24.04.2024 12:58
ВИКОРИСТАННЯ ГЕНЕРАТИВНОГО ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ У КІБЕРБЕЗПЕЦІ: НОВІ МОЖЛИВОСТІ ДЛЯ ЗАХИСТУ ТА НАПАДУ
23.04.2024 13:30
ІНФОРМАЦІЙНІ РЕСУРСИ У ПРАВНИЧІЙ ДІЯЛЬНОСТІ
23.04.2024 12:22
ОДИН ПІДХІД ДО РОЗВ’ЯЗАННЯ ЗАДАЧ ТЕОРІЇ РОЗКЛАДІВ З ЦИКЛІЧНИМ ПОРЯДКОМ ПОДІЙ
22.04.2024 16:46
ДОСЛІДЖЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ ЗБОРУ ТА АГРЕГУВАННЯ ПОТОКОВИХ ДАНИХ НОВИН У СОЦІАЛЬНИХ МЕРЕЖАХ ПРИ ВИРІШЕННІ ЗАВДАНЬ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО АНАЛІЗУ ДАНИХ
22.04.2024 15:33




© 2010-2024 Всі права застережені При використанні матеріалів сайту посилання на www.economy-confer.com.ua обов’язкове!
Час: 1.273 сек. / Mysql: 1425 (1.185 сек.)