루빅스 큐브 규칙을 적용하는 이미지 데이터 암호화 방법 및 장치

루빅스 큐브 회전과 XOR 연산 기반 선택평문공격 대응 이미지 암호화

본 기술은 사용자 키 값으로 회전 방식을 정하는 키 큐브를 만들고, 원본 이미지 픽셀을 하나 또는 여러 개의 루빅스 큐브 면에 배치해 두 단계로 회전시킨 뒤 키 큐브에서 파생한 XOR 큐브로 픽셀 값을 변경하는 이미지 데이터 암호화 방법 및 장치입니다.

이미지 데이터는 텍스트보다 크기가 커 암복호화 연산량이 많고, 인접 픽셀 간 상관성이 강해 ECB 모드 기반의 일반 암호 알고리즘으로는 평문 이미지가 추측되는 선택적 평문 공격에 취약했습니다. 원전 설계도면 유출 사고나 신분증 사본 보관 규제처럼 이미지 파일 보안 요구는 커지는데 이에 맞는 전용 기법이 부족한 문제가 있었습니다.

본 기술은 픽셀 위치를 큐브 회전으로 두 차례 뒤섞어 인접 픽셀의 상관성을 깨뜨리고, 회전 테이블과 XOR 큐브로 픽셀 값 자체도 바꾸어 위치와 값 모두를 이중으로 은닉합니다. 키 값 하나로 회전 순서와 XOR 값을 모두 결정해 키 관리가 간단합니다. 금융권 신분증 사본, 의료 영상, 기밀 설계도면 보관 시스템에 적용될 수 있어 이미지의 직관적 가독성으로 인한 정보 노출을 효과적으로 차단합니다.

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Key Features:

• 사용자로부터 키 값을 입력받아 루빅스 큐브 작은 면마다 두 개씩 채워 회전 방식을 결정하는 키 큐브를 생성하는 단계
• 원본 이미지의 모든 픽셀을 하나의 루빅스 큐브 작은 면들에 입력하고 키 큐브가 정한 회전 방식에 따라 회전시켜 1차 큐브 암호화하는 단계
• 1차 암호화된 이미지 픽셀을 복수의 루빅스 큐브 작은 면에 픽셀 단위로 입력하고 각 큐브를 회전시켜 2차 큐브 암호화하는 단계
• 키 큐브 작은 면의 두 값을 XOR 연산해 회전시킨 XOR 큐브의 값과 2차 암호화 이미지의 픽셀 값을 XOR 연산하여 픽셀 값을 변경하는 단계

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본 발명은 산업통상자원부의 미국 계통연계형 1MW/1MWh ESS 개발 및 실증 지원을 통해 개발되었습니다.

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