En este trabajo se presenta una tecnica de multiplexado de ocultamiento para proporcionarle proteccion adicional al proceso de encriptacion de informacion. Se usa el sistema de encriptacion de doble mascara de fase con arquitectura 4f para generar un proceso de multiple encriptacion-desencriptacion de datos. El proceso de ocultamiento se basa en la inclusion de una mascara de amplitud en la segunda lente del procesador 4f, de manera que cada vez que se desea encriptar un dato se debe cambiar dicha mascara. En este metodo, si la informacion del multiplexado de las imagenes encriptadas y la llave de seguridad son interceptadas por un intruso, este recobrara un dato falso; mientras que el usuario autorizado al usar la informacion de las mascaras de amplitud empleadas durante la encriptacion puede recuperar los datos verdaderos. Se presentan simulaciones computacionales que demuestran la validez del metodo y su gran potencialidad.
En este trabajo se presenta una tecnica de multiplexado de ocultamiento para proporcionarle proteccion adicional al proceso de encriptacion de informacion. Se usa el sistema de encriptacion de doble mascara de fase con arquitectura 4f para generar un proceso de multiple encriptacion-desencriptacion de datos. El proceso de ocultamiento se basa en la inclusion de una mascara de amplitud en la segunda lente del procesador 4f, de manera que cada vez que se desea encriptar un dato se debe cambiar dicha mascara. En este metodo, si la informacion del multiplexado de las imagenes encriptadas y la llave de seguridad son interceptadas por un intruso, este recobrara un dato falso; mientras que el usuario autorizado al usar la informacion de las mascaras de amplitud empleadas durante la encriptacion puede recuperar los datos verdaderos. Se presentan simulaciones computacionales que demuestran la validez del metodo y su gran potencialidad.
RESUMEN: Con el crecimiento continuo en la cantidad de información que se transmite a través de los medios disponibles actualmente, también se han incrementado la cantidad de ataques que buscan acceder a la información de forma fraudulenta. Debido a esto, personas, compañías y entidades que buscan proteger información valiosa se ven en la necesidad de buscar alternativas que permitan la manipulación segura de información confidencial. Con el propósito de contribuir a la solución de los problemas de seguridad y teniendo presente las capacidades y el gran desempeño que presentan los sistemas ópticos experimentales para la manipulación segura de la información, desde el campo de la óptica se han venido desarrollando investigaciones que tienen como finalidad el establecimiento de técnica, protocolos y esquemas ópticos que permitan generar sistemas de seguridad confiables y que puedan ser implementados en aplicaciones de seguridad. En este trabajo se realiza un estudio teórico-experimental con el propósito de desarrollar una arquitectura de encriptación óptica experimental, basada en un sistema JTC, que posea un solo brazo de iluminación. Este nuevo sistema de encriptación debe permitir la implementación de técnicas ópticas no lineales para la reducción de ruido y el uso de contenedores de información que permitan la manipulación de una gran cantidad de datos y una recuperación libre ruido. Además, se debe garantizar que el sistema desarrollado permite la implementación de ambientes multi-usuarios a partir de técnicas de múltiplexado, y procedimientos que permitan la reducción del volumen de la información procesada. Lo anterior permitirá desarrollar un sistema compacto, de bajo costo, más flexible y mucho más conveniente para 6 implementaciones encaminadas a la investigación básica, y además con mayor potencial para su aplicación en posibles futuras aplicaciones en el sector seguridad y afines.
La presente tesis se enmarca en el ámbito de la óptica virtual.Como objetivo general, se busca optimizar los procesos involucrados en la transmisión de datos codificados en un canal de información clásico. Esto se refiere al proceso de encriptación aplicado a la información enviada, al proceso de desencriptación aplicado a la información codificada recibida y al proceso de transmisión de datos codificados por un canal de comunicación. Para cumplir esta tarea, el desarrollo de sistemas ópticos virtuales de encriptación permitirá “experimentar” y generar variaciones optimizadas de las técnicas conocidas de seguridad óptica. Esto conduce a la implementación digital de sistemas ópticos analógicos y asegurar su buen funcionamiento ejecutando los procesos concernientes a la validación de los modelos matemáticos computacionales [1.25]. Esto último implica verificar los resultados arrojados por el sistema óptico virtual comparando con resultados de algunas experiencias analógicas conocidas. Se espera de manera general que los resultados obtenidos aporten significativamente al área de la encriptación óptica perfeccionando la operatividad de los procesos ópticos aplicados en la protección de los datos.
En esta contribución se discuten los avances más significativos en el campo de la encriptación de información mediante procesamiento óptico con énfasis en los adelantos en la reducción y la eliminación del ruido. Se hace la descripción teórica de un sistema de encriptación compacto y se presentan los resultados de su implementación experimental. Además, se demuestra que la inclusión de contenedores de información personalizados permite la protección de la información y su recuperación libre de ruido, evidenciando el potencial del sistema de seguridad compacto. Por último, se presentan las perspectivas en el área de investigación.
Las redes ópticas con capacidades del orden de los terabits por segundo permiten brindar múltiples servicios a los usuarios, por lo cual se han convertido en la columna vertebral de los sistemas de telecomunicaciones modernos y deben garantizar y preservar la confidencialidad, disponibilidad e integridad de los datos, es decir, la seguridad, ya que soportan un gran flujo de información, en su mayoría de carácter personal y privado. En lo referente a la confidencialidad se ha encontrado que gran parte de los esquemas convencionales de cifrado pueden ser bastante vulnerables ante los avances en computación cuántica, en consecuencia se da la aparición de nuevos métodos y esquemas basados en las potencialidades del mundo cuántico. Con base al nuevo enfoque en la seguridad de los sistemas, este trabajo de investigación considera la descripción de un sistema de distribución de clave cuántica basado en la codificación en dos bases mutuamente imparciales utilizando la coherencia temporal de una fuente de luz, introduciendo un retardo óptico mayor que el tiempo de coherencia de la fuente, entre los trenes de ondas emitidos y los modos de momento angular orbital descritos por el término de fase , de modo que se logra una mayor capacidad de bits por fotón frente a esquemas convencionales y se obtiene una mayor resistencia contra los ataques por interceptación de canal por parte del sistema como se evidencia en los resultados obtenidos en simulación mediante el método de Montecarlo. Adicionalmente, se presentan los resultados experimentales asociados a algunos de los principales componentes del sistema de comunicación propuesto como punto de partida para una futura implementación. * Trabajo de maestría. ** Facultad de ingeniería Físico-Mecánicas. Escuela de Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones. Maestría en Ingeniería de Telecomunicaciones. Director: Ernesto Aguilera Bermúdez, Ph.D. en Ingeniería. Co-director: Yezid Torres Moreno, Dr. Óptica y procesamiento de
La investigación científica y tecnológica avanza a un ritmo vertiginoso. En este continuo progreso, la capacidad de procesamiento de imágenes desempeña un papel crucial en una amplia variedad de campos de aplicación (medicina, teledetección, seguridad, agricultura, etc.), donde un análisis exhaustivo de los datos permite una mejor toma de decisiones. Actualmente, existen cámaras y sensores que posibilitan la captura de una gran cantidad de imágenes de alta resolución. El procesamiento de estas imágenes representa un desafío computacional significativo en la tarea de extraer eficientemente la información que contienen. Este aspecto es aún más evidente al trabajar con imágenes que incorporan información en distintas longitudes de onda o bandas espectrales, como ocurre en el caso de las imágenes multi-espectrales. Por otro lado, dentro del procesado de imagen también es de interés destacar el procesamiento cuántico de imágenes que, aunque actualmente es un área emergente, promete un gran potencial en la resolución de problemas complejos de procesamiento de imágenes en el futuro. Este procesamiento aprovecha las propiedades de la mecánica cuántica para resolver problemas complejos, abriendo nuevas posibilidades en el campo del procesamiento de imágenes. Sin embargo, la computación cuántica se encuentra aún en una fase preliminar, debido principalmente a los retos que suponen el incremento en el número de cúbits de las plataformas, y mantener la fiabilidad de los dispositivos con una gestión adecuada del ruido inherente a su funcionamiento. A medida que esta tecnología continúe desarrollándose es probable que se alcancen avances significativos en la capacidad de procesamiento de imágenes. Por ello, resulta esencial que el diseño de circuitos cuánticos esté optimizado, permitiendo así que los algoritmos de procesado de imágenes puedan utilizarlos cuando los desafíos anteriores estén resueltos. A lo largo de esta tesis se exploran los fundamentos teóricos y las aplicaciones prácticas de dos problemas relacionados con el procesamiento de imagen. En primer lugar, se investiga un problema de agricultura de precisión que trabaja con imágenes multi-espectrales. Concretamente, se realiza la implementación de una herramienta automática para comprobar el funcionamiento de herbicidas en un cultivo de girasol. Este problema se aborda utilizando técnicas de visión artificial como es la clasificación basada en objetos y, adicionalmente, se compara con dos aproximaciones basadas en Aprendizaje Profundo. Uno de los principales retos al trabajar con imágenes multi-espectrales son las distorsiones tanto geométricas como de perspectiva que estas presentan. Por lo tanto, en esta tesis se lleva a cabo un exhaustivo proceso de calibración y co-registro de las imágenes de una cámara multiespectral Sequoia. Este calibrado puede considerarse también una aportación de la tesis, puesto que la metodología definida podría extrapolarse para calibrar otras cámaras multi-espectrales. El segundo problema abordado está relacionado con la computación cuántica. Concretamente, en esta tesis se implementa un algoritmo tolerante a fallos para la segmentación de imágenes sobre plataformas cuánticas. El algoritmo se denomina “dual threshold”, o algoritmo de segmentación de doble umbral. Debido a que este algoritmo involucra dos operaciones de comparación, se diseñan dos circuitos cuánticos comparadores tolerantes a fallos. La bondad tanto de los circuitos cuánticos comparadores como del algoritmo implementado se mide utilizando un conjunto de métricas contrastadas entre las que destaca el coste de puertas T, que son las puertas relacionadas con la tolerancia a fallos. Finalmente, los desarrollos e implementaciones que se han propuesto para solucionar los dos problemas anteriormente citados se comparan con sus análogos del estado del arte, mostrando las bondades de las aportaciones realizadas durante la presente disertación.
Esta tesis abordó el problema de la multiplicación segura de datos cifrados, donde se requiere preservar la seguridad y la integridad de los datos, con este objetivo se propuso el diseño y validación de un modelo híbrido – clásico cuántico – el cual multiplica polinomios cifrados, parte fundamental del criptosistema homomórfico aproximado Cheon–Kim–Kim-Song (CKKS), fundamentado en el problema Ring Learning With Errors (RLWE). Asimismo, esta solución empleó convoluciones cuánticas mediante la Quantum Fourier Transform (QFT), para explorar sus propiedades de interferencia y superposición en el dominio cuántico criptográfico. Metodológicamente, el modelo se implementó mediante circuitos cuánticos simulados utilizando el framework Qiskit, en conjunto con la librería criptográfica Microsoft SEAL y el lenguaje Python, lo que permitió evaluar el comportamiento del modelo en un entorno mixto – clásico cuántico. Los resultados obtenidos demostraron que el producto calculado sobre datos cifrados mediante un criptosistema homomórfico cuántico corresponde – dentro de un margen de error acotado y controlado – al producto en texto plano, validando que el uso de técnicas cuánticas en un criptosistema clásico no afecta la seguridad de los datos y preserva la fidelidad algebráica. Durante la multiplicación cuántica, los datos permanecieron ininteligibles, accesibles unicamente por un usuario autorizado, lo que constituye un aporte relevante y escalable para el desarrollo de modelos de procesamiento seguro de datos en escenarios cuánticos.