تبیین مبانی، کاربردها و چالش های رمزگذاری نوری دوبعدی

سیستم های Two-Dimensional Optical Encoder/Decoder دقیقا روی همین ایده سوار هستند. این سیستم ها تصویر را قبل از ورود به دنیای دیجیتال، در حوزهی نوری و در ترکیب «فضا–فرکانس» رمز می کنند؛ شبیه این است که قبل از ثبت تصویر روی حافظه، آن را از داخل چند شیشهی مشجر کاملا خاص عبور بدهیم تا تنها کسی که «همان شیشه ها» را دارد بتواند آن را دوباره به صورت تصویر اصلی ببیند. حالا که تصویر کلی و روزمرهی مسئله روشن شد، می توانیم وارد توضیح دقیق تر و علمی تر شویم: گسترش استفاده از داده های تصویری در حوزه هایی مانند سامانه های نظارتی، تصویربرداری پزشکی، تصاویر ماهواره ای، هویت سنجی زیستی و اسناد دیجیتال، موجب شده است که مسئلهی امنیت تصویر و جلوگیری از دست کاری یا شنود آن، به یکی از چالش های اصلی دنیای امروز تبدیل شود. برای مثال، تصاویر چهره در سامانه های کنترل گذرنامه، داده های MRI و CT-Scan در بیمارستان ها، یا تصاویر پهپاد های نظارتی، همگی نیازمند حفاظت در برابر دسترسی غیرمجاز و جعل هستند. در سطح نرم افزاری، اغلب از روش های کلاسیک رمزنگاری دیجیتال مانند AES و RSA استفاده می شود. این روش ها بسیار قدرتمند و آزموده شده اند، اما بر داده های دودویی (صفر و یک) عمل می کنند؛ یعنی ابتدا تصویر باید به فایل دیجیتال تبدیل شود و سپس رمزگذاری گردد. این فرآیند، علاوه بر هزینهی محاسباتی، لایه ای از پیچیدگی نرم افزاری و پروتکلی را نیز به سیستم اضافه می کند و همچنان ریسک هایی مانند نشت کلید، خطای پیاده سازی یا حملات جانبی (Side-channel) باقی می ماند. در مقابل، پردازش نوری (Optical Processing) این امکان را فراهم می کند که برخی از عملیات ریاضی سنگین – مانند تبدیل های فوریه و همبستگی دوبعدی – به صورت طبیعی و موازی توسط خود نور و عناصر اپتیکی (عدسی ها، ماسک ها و توری ها) انجام شود. در این میان، سیستم های Two-Dimensional Optical Encoder/Decoder با رمزگذاری تصویر در دامنهی فضا–فرکانس، پیش از آنکه تصویر وارد دنیای بیت و پکت شود، یک لایهی امنیت فیزیکی ایجاد می کنند.

کلیدواژه ها:

اپتیک فوریه ، امنیت نوری ، Double Random Phase Encoding ، رمزگذاری نوری دوبعدی ، هولوگرافی