نمونه پایان نامه: طراحی و شبیه سازی یک سیستم رمزنگاری تصویری با استفاده از الگوریتم AES
چکیده
در این پایان نامه، به طراحی و شبیه سازی یک سیستم رمزنگاری تصویری با استفاده از الگوریتم AES پرداخته شده است. این سیستم قادر به رمزنگاری و رمزگشایی تصاویر به صورت امن و کارآمد می باشد.
مقدمه
امروزه با توجه به گسترش استفاده از تصاویر در دنیای دیجیتال، حفظ حریم خصوصی و امنیت آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. رمزنگاری تصویری یکی از روش های موثر برای محافظت از تصاویر در برابر دسترسی غیرمجاز می باشد.
الگوریتم AES یکی از قدرتمندترین الگوریتم های رمزنگاری متقارن است که توسط موسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST) معرفی شده است. این الگوریتم از امنیت بالایی برخوردار بوده و می تواند برای رمزنگاری و رمزگشایی انواع داده ها از جمله تصاویر مورد استفاده قرار گیرد.
روش کار
در این پروژه، از الگوریتم AES برای رمزنگاری و رمزگشایی تصاویر استفاده شده است. برای پیاده سازی این الگوریتم، از کتابخانه OpenSSL استفاده شده است.
تصاویر ورودی به صورت بلوک های کوچک تقسیم شده و هر بلوک با استفاده از الگوریتم AES رمزنگاری می شود. کلید رمزنگاری و رمزگشایی باید به صورت امن ذخیره شده و از دسترس افراد غیرمجاز دور نگه داشته شود.
تصاویر رمزنگاری شده به صورت یک فایل ذخیره شده و می توانند برای انتقال یا ذخیره سازی امن مورد استفاده قرار گیرند. برای رمزگشایی تصاویر، کلید رمزنگاری باید به سیستم ارائه شود و تصاویر رمزنگاری شده با استفاده از الگوریتم AES رمزگشایی می شوند.
نتایج
سیستم رمزنگاری تصویری طراحی و شبیه سازی شده در این پروژه از عملکرد مطلوبی برخوردار بوده و می تواند تصاویر را با سرعت بالا و به صورت امن رمزنگاری و رمزگشایی کند.
مزایای سیستم
- امنیت بالا
- سرعت بالا
- سهولت استفاده
- قابلیت انعطاف پذیری
کاربردهای سیستم
- انتقال امن تصاویر از طریق شبکه
- ذخیره سازی امن تصاویر در هارد دیسک
- اشتراک گذاری امن تصاویر در اینترنت
پیشنهادات برای تحقیقات آینده
- استفاده از الگوریتم های رمزنگاری دیگر برای رمزنگاری تصاویر
- طراحی و پیاده سازی سیستم های رمزنگاری تصویری با قابلیت فشرده سازی
- بررسی و تحلیل امنیت سیستم های رمزنگاری تصویری
ضمیمه
- کد برنامه رمزنگاری و رمزگشایی تصاویر
- تصاویر رمزنگاری شده و رمزگشایی شده
توجه: این فقط یک نمونه از پایان نامه می باشد و شما می توانید با توجه به نیاز و سلیقه خودتان موضوع و محتوای آن را تغییر دهید.
نکات:
- در این نمونه پایان نامه از الگوریتم AES برای رمزنگاری تصاویر استفاده شده است. شما می توانید از الگوریتم های رمزنگاری دیگر نیز برای این منظور استفاده کنید.
- برای شبیه سازی سیستم رمزنگاری تصویری می توانید از زبان های برنامه نویسی مختلف مانند C++، Python یا Java استفاده کنید.
- در این نمونه پایان نامه فقط به رمزنگاری و رمزگشایی تصاویر به صورت بلوکی پرداخته شده است. شما می توانید الگوریتم های رمزنگاری تصویری دیگری را نیز بررسی و پیاده سازی کنید.
امیدوارم این نمونه پایان نامه برای شما مفید بوده باشد.
نمونه پایاننامه برق (مخابرات)
بهبود آنتن آرایه ای موج رونده موجبر شکافدار برای کاهش سطح لوب کناری و پلاریزاسیون متقاطع
فصل1. مقدمه 2
فصل2. تئوری آنتن و آرایه ها 6
2-1. پارامترهای مهم آنتن 7
2-1-1. پهنای باند فرکانسی 7
2-1-2. الگوی تشعشعی 8
2-1-3. جهت دهندگی ، بهره و پلاریزاسیون 9
2-2. آنتن های آرایه ای 14
2-2-1. آرایه خطی یکنواخت 15
2-2-2. توزیع جریان تیلور 18
2-3. خلاصه 21
فصل3. معرفی آنتن های آرایه ای موجبر شکاف دار 22
3-1. معرفی انواع شکاف های تشعشع کننده بر روی بدنه موجبر 24
3-2. روش های محاسبه مشخصه های شکاف 28
3-2-1. فرمول های Stevenson 29
3-2-2. تحلیل مدل پراکندگی 30
3-2-3. شکاف اریب روی دیواره کناری موجبر 32
3-3. طراحی آرایه های شکاف دار موجبری 33
3-3-1. طراحی آرایه موجبر شکاف دار از نوع رزونانسی 36
3-3-2. طراحی آرایه موجبری شکاف دار از نوع موج رونده 48
3-4. خلاصه 55
فصل4. آرایه موج رونده موجبر شکاف دار با شکاف اریب روی بدنه باریک موجبر 57
4-1. مقدمه 57
4-2. روش طراحی آرایه موج رونده با شکاف اریب روی بدنه باریک موجبر 58
4-2-1. برنامه متلب برای محاسبه توزیع جریان خطی تیلور: 58
4-2-2. بدست آوردن فاصله بین المان ها و بررسی تاثیرات آن بر پهنای باند و پترن 60
4-2-3. بدست آوردن دامنه تحریک و رسانایی شکاف ها 65
4-2-4. تعیین مشخصات شکاف ها 68
4-2-5. نتایج شبیه سازی آرایه موجرونده طراحی شده با شکاف اریب 74
4-3. خلاصه 82
فصل5. شکاف های چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر 84
5-1. مقدمه 84
5-2. نحوه تحریک شکاف های چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر 85
5-3. ساخار پیشنهاد شده برای کاهش پلاریزاسیون متقاطع 87
5-4. بدست آوردن رسانایی ساختار پیشنهاد شده 88
5-5. آرایه موج رونده طراحی شده با ساختار پیشنهاد شده و نتایج شبیه سازی 89
5-5-1. پهنای باند 91
5-5-2. الگوهای تشعشعی 91
5-6. آنالیز حساسیت ساختار پیشنهادی 97
فصل6. نتیجه گیری و پیشنهادهایی برای کارهای آتی 102
6-1. نتیجه گیری 102
6-2. پیشنهاد های کارهای آینده 103
فهرست جداول
جدول4 1 : رسانایی شکاف ها برای رسیدن به مشخصات پترن مطلوب 73
فهرست شکل¬ها
شکل2 1: آنتن به عنوان یک قطعه مبدل 13
شکل2 2: مدارمعادل آنتن 16
شکل2 3 : دوقطبیهرتز 17
شکل2 4 : یک موج صفحه ای با پلاریزاسیون بیضوی 21
شکل2 5 : آرایه خطی یکنواخت با N المان 23
شکل2 6 : مقادیر مناسب n ̅ برای سطح لوب های کناری متفاوت 26
شکل2 7 : پترن وتوزیع جریان تیلوربرای سطح لوب کناری -15dB 26
شکل2 8 : پترن و توزیع جریان تیلور برای سطح لوب کناری-25dB 27
شکل3 1: اصل بابینه 29
شکل3 2 : انواع شکاف روی بدنه یک موجبر مستطیلی 31
شکل3 3 : توزیع جریان سطحی روی بدنه موجبر مستطیلی در مد غالب. 32
شکل3 4 : تغییرات رسانایی و سوسپتانس بر حسب عمق شکاف. 39
شکل3 5 : نمونه ای از یک آرایه صفحه ای موجبر شکاف دار 40
شکل3 6 : آرایه موجبر خطی با شکاف رزونانس طولی الف)تغذیه از کنار ب)تغذیه از وسط 45
شکل3 7 : یک نمونه آرایه خطی رزونانسی با شکاف موازی طولی 46
شکل3 8 : نمونه هایی از آرایه صفحه ای موجبر شکاف دار 48
شکل3 9 :نمونه هایی از آرایه صفحه ای موجبر شکاف دار از نوع رزونانسی 50
شکل3 10 : نمونه ای از آرایه صفحه ای رزونانسی با تغذیه از وسط توسط شکاف های سری 51
شکل3 11 : آرایه موج رونده ای که از وسط تغذیه می شود 56
شکل3 12 : پترن آرایه موج رونده تغذیه از وسط 57
شکل4 1 : توزیع جریان تیلور برای سطح لوب کناری -35db و پهنای بیم 1.9 درجه 65
شکل4 2 : آرایه خطی موجبر شکاف دار موج رونده با شکاف های اریب برای زاویه 85 درجه 66
شکل4 3 : VSWR در کل بازه فرکانسی برای آرایه با زاویه بیم اصلی 85 درجه 66
شکل4 4 : پترن در راستای سمت در فرکانس 2.7 GHz 67
شکل4 5 : پترن در راستای سمت در فرکانس 2.85 GHz 67
شکل4 6 : پترن در راستای سمت در فرکانس 3 GHz 68
شکل4 7 : پترن در راستای سمت در فرکانس 3 GHz 69
شکل4 8 : VSWR در کل بازه فرکانسی برای آرایه با زاویه بیم اصلی 86.5 درجه 69
شکل4 9 : پترن آرایه طراحی شده با نمودار های موجود در مراجع 74
شکل4 10 : ساختار پیشنهاد شده برای بدست آوردن مشخصات شکاف اریب با اثر کوپلینگ متقابل 75
شکل4 11 : تغییرات S_21 بر حسب عمق فرورفتگی شکاف برای Ө=7 درجه 76
شکل4 12 : مدار معادل خط انتقالی unit-cell شکل 4-10 77
شکل4 13 : نمودار رسانایی شکاف اریب بر روی بدنه باریک موجبر بر حسب زاویه شکاف ها 79
شکل4 14: شمای کلی آرایه طراحی شده با شکاف های اریب روی بدنه باریک موجبر 79
شکل4 15: اندازه S_11 آرایه طراحی شده با شکاف اریب 80
شکل4 16 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz در مختصات دکارتی 81
شکل4 17 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz در مختصات قطبی 82
شکل4 18 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7GHz در مختصات دکارتی 83
شکل4 19 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7GHz در مختصات قطبی 83
شکل4 20 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz در مختصات دکارتی 84
شکل4 21 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz در مختصات قطبی 84
شکل4 22 : اندازه S_11 آرایه طراحی شده در باند x 85
شکل4 23 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در باند x 86
شکل4 24 : پترن پلاریزاسیون متقاطع آرایه موج رونده طراحی شده با شکاف اریب 86
شکل5 1 : نحوه تحریک شکاف اریب روی بدنه باریک موجبر 89
شکل5 2 : نحوه تحریک شکاف چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر 90
شکل5 3 : ساختار پیشنهاد شده برای تحریک شکاف چرخش نیافته روی بدنه باریک موجبر 92
شکل5 4 : رسانایی شکاف چرخش نیافته پیشنهاد شده بر حسب ارتفاع استوانه ها 93
شکل5 5 : شمای کلی آرایه طراحی شده با ساختار پیشنهاد شده 94
شکل5 6 : نمودار اندازه VSWR آرایه با ساختار پیشنهادی 95
شکل5 7 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz در مختصات دکارتی 96
شکل5 8 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz در مختصات قطبی 96
شکل5 9 : پلاریزاسیون آرایه طراحی شده در فرکانس 2.85GHz 97
شکل5 10: پترن وپلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده با نرم افزار HFSS 98
شکل5 11 : الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7GHz در مختصات دکارتی 98
شکل5 12: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7GHz در مختصات قطبی 99
شکل5 13: پلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده در فرکانس 2.7 GHz 99
شکل5 14: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz در مختصات دکارتی 100
شکل5 15: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz در مختصات قطبی 100
شکل5 16: پلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده در فرکانس 3GHz 101
شکل5 17 : نمودار هیستوگرام رسانایی شکاف ها 102
شکل5 18: اندازه VSWR آرایه طراحی شده با تالرانس100 میکرون 103
شکل5 19: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده با تلرانس 100 میکروندر فرکانس 2.85GHz 103
شکل5 20: الگوی جهت دهندگی آرایه طراحی شده با تالرانس 100 میکروندر فرکانس 2.85GHz 104
شکل5 21:پترن پلاریزاسیون متقاطع آرایه طراحی شده با تلرانس 100 میکرون در فرکانس 2.85GHz 104
مراجع
[1] John L. Volakis, Antenna Engineering Handbook, fourth ed, BAE Systems, Inc, Aug 2007,
ch. 9.
[2] Paul Wade “Microwave Antenna Handbook”Online ex-NIBWT,2000,2001,ch.7.
[3] D. Dudley., Jr:“An iris-excited slot radiator in the narrow wall of rectangular waveguide”, IRE TRANS. ON ANTENNAS AND PROPAGATION, Vol. No .9, Issue 4, July 1961, PP. 361-364.
[4] S. Hashemi-Yeganeh, R.S. Elliott: “Analysis of Untilted Edge Slots Excited by Tilted Wires”, IEEE TRANS. ON ANTENNAS AND PROPAGATION, Vol. 38, Nov. 1990. PP. 1737-1745.
[5] J. Hirokawa and P-S. Kildal, “ Excitation of an Untitled Narrow-Wall slot in a Rectangular Wavegide by Using Etched Strips on a Dielectric plate,” IEEE Trans. ON Antennas and propag. AP-45,1997, PP.1032-1037.
[6] W. Wang, S. Zhong, J. Jin and X. Liang, “An Untitled Edge-Slotted Waveguide Antenna
Array with very Low Cross-Polarization,” Microwave and Optical Technology Letter,
Vol.44, No.1, January 2005, PP.91-93.
[7] A.R. Mallahzadeh and S. M. Alinezhad, “ An Ultralow Cross-Polarization Slotted
Wavegude Chebyshev Array Antenna,” Proceeding of the 5th European Conference on
Antenna and Propagation.(EuCAP), April 2011.pp.1953-1956.
[8] D. Dogan and O.A. Civi, “A Novel Edge Wall Waveguide Slot Antenna with Low Cross Polarization”, IEEE Conference International Symposium on Phased Array system and Technology (ARRAY), 2010. PP. 453-456.
[9] W.Wang ; J. Jin , J-G.Lu,S-S.Zhong , “Waveguide Slotted Antenna Array with Broad Band , Dual-Polarization and Low Cross-Polarization for X-Band SAR Application”, IEEE Intrnational Radar conference, 2005. PP. 653-656.
[10] A.R. Mallahzadeh and S.M. Alinezhad, “ Untitled Slot Array Antenna at the Narrow wall the waveguide using double ridge,” Int J RF and Microwave CAE. Oct 2010, PP.699-710.
[11] Robert J. Mailloux, Phased Array Antenna Handbook, Artech House, second
edition, 2005.
[12] D. T. Paris and F. K. Hurd, “Basic Electromagnetic Theory”, McGraw-Hill Book Co., New York, 1969.
[13] Constantine A. Balanis, “Antenna Theory Analysis and Design”, 2005, by JohnWiley & Sons, INC
[14] Wollf, E. A., Antenna analysis (New york : John wiley and sons, Inc.,1966)
[15] R. S. Elliott, Antenna Theory and Design, Chap. 8 (Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, Inc.,1981)
[16] T. T. Taylor, “Design of line-source antennas for narrow beam-width and low side lobe,” IRE Trans on antenna and propagation,vol. AP-3, pp. 16-28; January, 1955.
[17] T. T. Taylor, “Design of Circular Apertures for Narrow Beamwidth and Low Sidelobes,”
IRE Trans on antenna and propagation, January 1960.
[18] H.G. Booker, “Slot Aerials and Their Relation to Complementary Wire Aerials,”
J. IEE, 1946, pp. 620-626
[19] R. E. Collin and F. J. Zucker (eds.), “Antenna Theory”, Part I, Chap. 14 ,New York:
McGraw-Hill,1969.
[20] A. F. Stevenson, “ Theory of slots in rectangular waveguide”, Journal of Applied physics,Vol.19, pp.24-38,1948.
[21] L. Lewin, Advanced Theory of Waveguides (London: Iliffe & Sons, Ltd., 1951): 106–
114.
[22] N. H. Frank and L. J. Chu, MIT Rad. Lab. Rep. 43-6 and 43-7, 1942.
[23] B. N. DAS, J.Ramakrishna and B. K. Sarap, “Resonant Conductance of Inclined slot in the narrow wall of a rectangular waveguide”, IEEE Trans on Antenna and Propagation, Vol.AP-32, No. 7,pp.759-761,July 1984.
[24] R.C. Johnson and H. Jasik“ Antenna Engineering Handbook” 2nd ed., New York: McGraw-Hill,1984.
[25] P. Hsu and S. H. Chen, “Resonant Length of Edge slots”, International Symposium Digest: Antenna and Propagation, Vol.1,pp.364-367,1987.
[26] P. Hsu and S. H. Chen, “Admittance and Resonant Length of Inclined slots in the Narrow Wall of a Rectangular Waveguide”,IEEE Trans on Antenna and Propagation, Vol.37, No.1, pp. 45-49, Jan. 1989.
[27] A.A. Oliner, “The Impedance Properties of Narrow radiating slots in the Broade face of
Rectangulr waveguide”, IRE Trans.On Antenna and Propagation. Vol. Ap.5,pp.4-20, Jan.
1957.
[28] C.G. Jan, P.Hsu and R.B.Wu, “Corner Effect on Mutual Impedance Between Edge Slots”, IEEE trans. On Antenna and Propagation, Vol.41, No.4,pp.488-492.Apr.1993.
[29] C.G. Jan, P.Hsu and R.B.Wu, “Moment Method Analyisis of Side Wall Inclined Slotsin Rectangular Waveguide”, IEEE trans. On Antenna and Propagation, Vol.39, No.1 ,pp.68-73.Jan.1991.
[30] C.G. Jan, P.Hsu and R.B.Wu, “Analysis of Edge Slots in Rectangular Waveguide with Finite Waveguide Thickness”, IEEE trans. On Antenna and Propagation, Vol.44, No.8,pp.1120-1126.Aug.1996.
[31] V.V.S. Parkash, N. Blakrishnan and S. Christopher, “Theoretical studies on the effect of geometry on the Radiating Slot”13th annual review of progress in applied computational electromagnetic,ACE,97,Montery,CA,USA,pp.201-207,1997.
[32] K. Forooraghi and P-s. Kildal, “Radiation Patternof a Slotted Waveguide Array Radiating
Between Finite height Baffles in term of Spectrum of two dimensionalSoloution”IEE
Proc.H Microwave antenna and Propagation,Vol.140,No.1, pp. 52-58,Feb 1993.[33] K. Forooraghi and P-s. Kildal and S.R.Rengarajan “Admittance of an Isolate Waveguide-
Fed Slot Radiating Between Baffles Using a Spectrum of two Dimensional solotion”IEEE
Trans. On Antenna and Propagation ,Vol.41,No.4,pp.422-428,Apr.1993.
[34] J.Hirokawa, G. Wettergern, M. Ando and N. Goto, “Calculation of external Aperture Admittance and Radiation Pattern of a Narrow Slot Cut Across an Edge of a Sectoral Cylinder in Term of a Spectrum of two Dimensional Solution”IEE Trans. On Antenna and Propagation, Vol.42,pp.1243-1249,Sept.1994.
[35] W. H. Watson, “Resonant Slots,” J. IEE (London), part IIIA, vol. 93 (1946): 747–
777.
[36] R. J. Stegen, “Longitudinal Shunt Slot Characteristics,” Hughes Aircraft Co. Tech.
Mem. 261, Culver City, CA, November 1951.
[37] I. Kaminow and R. J. Stegen, “Waveguide Slot Array Design,” Hughes Aircraft Co.
Tech. Mem. 348, Culver City, CA, 1954.
[38] J. C. Coetzee, J. Joabert, and W. L. Tan, “Frequency Performance Enhancement of
Resonant Slotted Waveguide Arrays through the use of wideband Radiators or Sub-
Arraying”, Microwave and optical technology Letters/ Vol. 22, No. 1, July 5 1999.
[39] ANTENNA ENGINEERING HANDBOOK, Downloaded from Digital Engineering
Library @ McGraw-Hill (www.digitalengineeringlibrary.com)
[40] H. Jasik, Antenna Engineering Handbook, McGraw-Hill, 1961, Chapter 9.
[41] S.R. Rengarian, L.G.Jossefsson and R.S.Elliot, “waveguide – fed slot antenna and arrays :
A review”, Electromagnetics,Vol. 19 , No. 1, 1999, PP. 3-22.
[42] A.J. Sangster and A.H.L. MacCroick, “ Theoretical design/synthesis of slotted waveguide arrays”, IEE proceedings, Vol. 136, Pt. H, No. 1, February 1989, PP. 39-46.
[43] R.S. Elliot, “ The Design of Slot Arrays Including Internal Mutual Coupling”, IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, Vol. AP-34, No. 9, SEPTEMBER 1986, PP. 1149-1154.
[44] M. Lqkke and A. Qstergaard, “ Accurate Synthesis of linear Non-Resonant Narrow Wall Inclined Slotted Wavegude Arrays” IET Microw. Antenna Prpopag., 2011,vol.5,Iss.13, PP. 1646-1653.
[45] L.A. Kurtz and J.S.Yee, “ Second order beem of two dimension slot arrays”,IRE TRANS. ON ANTENNAS AND PROPAGATION VOL. AP-5, October 1957, PP. 356-363.
