Использование цепей ДНК для обеспечения безопасности данных с высокой пропускной способностью

Существуют постоянные угрозы сетевым технологиям из-за их быстро меняющегося характера, что повышает спрос на безопасную передачу данных. В результате важна необходимость разработки новых методов обеспечения безопасности данных и учета растущего количества информации. От самой природы в науку пришла идея о том, что сами гены сделаны из информации, что стимулировала исследование молекулярной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). ДНК способна хранить огромное количество данных, что приводит к ее многообещающему эффекту в стеганографии. ДНК-стеганография — это искусство использования ДНК в качестве носителя информации, которая обеспечивает высокую емкость хранения данных, а также высокий уровень безопасности. В настоящее время методы стеганографии ДНК используют свойства только одной цепи ДНК, так как другая нить полностью зависит от первой. В этой статье представлен метод стеганографии на основе ДНК, который скрывает данные в обеих ДНК по отношению к зависимости между двумя нитями. В предлагаемой методике ключ с той же длиной эталонной ДНК-последовательности генерируется после использования второй ДНК-цепи. Отправитель отправляет как зашифрованное сообщение ДНК, так и его ссылочную ДНК-последовательность вместе в микродот. Если получатель получает этот микродот незагрязненным, отправитель может безопасно отправить сгенерированный ключ после этого. Предлагаемая методика удваивает объем хранимых данных и гарантирует безопасный процесс передачи, так как даже если злоумышленник подозревает первую отправленную последовательность ДНК, они никогда не получат ключ, и, следовательно, полное извлечение данных почти невозможно. Проведенное экспериментальное исследование подтверждает эффективность предложенного.

В настоящее время сетевые технологии быстро совершенствуются, и интернет-приложения широко используются практически во всех областях. Широко распространенные данные и их быстрое улучшение превращают его в бесценный ресурс, что приводит к постоянным угрозам в отношении самих данных и способа их передачи. Эти постоянные угрозы требуют использования и развития хорошо подходящих методов информационной безопасности для обеспечения огромных объемов данных. В последнее время стеганография становится одним из перспективных методов обеспечения безопасности данных. Стеганография — это искусство скрывать данные в среде таким образом, что делает данные неприемлемыми. Используемый сокрывающий носитель может быть в виде изображений, аудио, видео и ДНК. Молекула ДНК имеет три основных преимущества, которые делают ее эффективным средством для скрытия и передачи данных. Прежде всего, его высокая емкость. Во-вторых, простота преобразования данных в последовательность ДНК. В-третьих, сложность и случайность последовательности ДНК обеспечивает большую неопределенность, которая делает ДНК в качестве защитной среды лучше, чем любые другие среды для скрытия данных. Используя преимущества ДНК как эффективного носителя данных, исследования оказались многими методами стеганографии ДНК для безопасной передачи и обмена данных.

Чтобы преобразовать данные в формат ДНК, самый известный и простой способ осуществляется путем преобразования двух бинарных битов в блок ДНК. Поскольку ДНК состоит из четырех строительных единиц (A, G, C и T), и существует четыре двухбитовых двоичных комбинации, каждый из двух двоичных битов может отображать одну единицу ДНК. Например, сообщение: 0110010 кодируется в CGAG. Молекула ДНК имеет двухцепочечную природу, где вторая цепь ДНК является комплементарной первой. Из-за зависимой связи между двумя нитями, в настоящее время методы стеганографии ДНК используют свойства только одной цепи ДНК для сокрытия данных. Постоянная потребность в обеспечении огромного объема данных, а также ограниченных использование двойного характера нитей ДНК побуждает нас больше исследовать возможность спрятаться во второй цепочке ДНК по отношению к ее зависимости от первой цепи и разработать алгоритмы сокрытия и извлечения, которые обеспечивают надежную передачу данных без потерь. Предлагаемый алгоритм обрабатывается следующим образом: во-первых, любой тип данных, преобразуется ли текст, аудио или изображения в их двоичную форму.

Это привело к тому, что двоичная последовательность затем кодировалась в формате ДНК с использованием метода представления двоичной ДНК. Затем закодированное сообщение ДНК скрывается в некодирующих областях двух нитей подходяще выбранной контрольной ДНК-последовательности. Согласно предыдущему шагу, последовательность ключей будет сформирована с длиной, равной длине эталонной последовательности ДНК. Отправитель отправит результирующую фальшивую последовательность ДНК в микродот, а затем последовательность ключей через общедоступный канал. Эта последовательность ключей не будет отправлена, если ранее не отправленный микродот не был заражен. На стороне приемника будет происходить обратная сторона процесса сокрытия. В предлагаемом алгоритме объем хранимых данных удваивается, что хранится в текущих методах стеганографии ДНК. Кроме того, безопасная передача данных очень гарантирована из-за избежания одновременного отправки как ключа, так и поддельной последовательности ДНК. Например, если злоумышленник подозревает поддельную последовательность ДНК в микродоте, микродот будет загрязнен, и поэтому отправитель никогда не отправит ключ, поэтому полное извлечение данных почти невозможно. Эффективность нашей предлагаемой методики, а также ее вероятность взлома были тщательно рассчитаны, и проведенное экспериментальное исследование подтверждает эффективность методики.

Предложен новый алгоритм стеганографии на основе ДНК, в котором используются две нити ДНК, чтобы максимизировать объем данных, которые нужно сохранить, так и достичь высокого уровня безопасности. Предлагаемый алгоритм кодирует любой тип данных в формате ДНК, шифрует его и затем скрывает в некодирующих областях подходяще выбранной контрольной ДНК-последовательности. После процесса сокрытия последовательность ключей генерируется той же длины, что и результирующая поддельная последовательность ДНК. Предлагаемый алгоритм способен хранить вдвое больший объем данных, чем другие методы стеганографии. Более того, он обеспечивает высокий уровень безопасности из-за использования шага шифрования перед скрытием, а также предотвращения отправки скрывающей последовательности клавиш вместе с поддельной последовательностью ДНК. Это означает, что полное извлечение данных в этом случае будет невозможно.

Кроме того, предлагаемый метод сохраняет функциональность последовательности ДНК и, следовательно, позволяет избежать любых мутаций, которые могут привести к потере данных. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили эффективность предлагаемой методики и открыли пространство для новых методов и алгоритмов использования обеих нитей ДНК. В качестве будущей работы мы должны сосредоточиться на разработке алгоритмов, которые могут скрыть данные через все две линии ДНК — кодирующие и некодирующие области и в то же время сохранить функциональность ДНК.

To full article:
10.3991/ijim.v11i2.6565

 

Проверено: правда ли, что новая iOS замедляет старые iPhone?

Сегодня мир облетела новость, что свежее обновление iOS затормаживает iPhone 6 вдвое. Действительно, разработчикам всех операционных систем сейчас приходится спешно закрывать уязвимости Meltdown и Spectre, которым подвержены почти все процессоры — и в компьютерах, и в смартфонах. «Заплатки» могут заметно снизить скорость процессоров: в некоторых программах производительность проседает на треть!

Дыра в процессоре: всё об ошибке, позволяющей украсть пароли почти с любого компьютера и смартфона

Первый рендер флагманского смартфона LG G7 засветился в сети

В сети появился первый рендер, показывающий внешний вид готовящегося к выпуску флагманского смартфона LG G7. Его опубликовал ресурс TigerMobiles.


Изображение подтверждает безрамочный дизайн и дисплей почти во всю переднюю панель с соотношением сторон 18:9, а также

Смартфон Meizu M6S показался на видео

На просторах Weibo, китайского аналога Twitter, обнаружилось небольшое видео, на котором, предположительно, демонстрируется готовящийся к выпуску смартфон Meizu mBlu S6, также известный как Meizu M6S.


Видео подтверждает безрамочный дизайн смартфона, о котором говорили более

Цифра дня: Сколько смартфонов продали в России за год?

Цифра дня:

28 000 000

смартфонов продали в России за год.

В 2017 году в России был установлен исторический рекорд по продаже смартфонов. Об этом рассказало издание «Ведомости» со ссылкой на материалы трех российских ритейлеров — М.Видео, МТС и Евросети.