دانلود ترجمه مقاله سیگنال ECG به عنوان منبع آنتروپی برای تولید کارآمد توالی های بیت تصادفی

1. مقدمه 2. روش 3. آزمایش ها و نتایج 4. بحث و بررسی 5. نتیجه گیری

چکیده – سیگنال الکتروکاردیوگرام (ECG) تولید شده توسط قلب انسان، به عنوان منبع آنتروپی بالقوه برای تولید بیت تصادفی رمزنگاری در بلند مدت، مورد بررسی قرار گرفته است. توان عملیاتی روش های موجود، به عنوان نقطه ضعفی برای بکاربردن آن در برنامه های عملی باقی می ماند. برای غلبه بر این مشکل، با پردازش سیگنال ECG ضربان قلب، یک منبع آنتروپی برنولی را ایجاد نمودیم تا به توالی طولانی بیت تصادفی (RBS) دست یابیم. روش پیشنهادی، با استفاده از تکنیک های درون یابی و بهینه سازی کارآمد، این سیگنال را به یک منبع آنتروپی IID (مستقل و با توزیع یکسان) تبدیل می کند. از چندین سیگنال ضربان قلب به دست آمده از دو پایگاه داده مختلف، برای بررسی منبع آنتروپی ایجاد کننده RBS با یک میلیون بیت، استفاده شد. منبع آنتروپی، بواسطه توصیه اخیرNIST برای اعتبار سنجی منبع IID مورد ارزیابی قرار گرفت و تمام آزمون های توصیه شده را پشت سر گذاشت و میانگین آنتروپی-دقیقه به دست آمده از چندین سیگنال ضربان قلب از افراد مختلف نزدیک به مقدار آنتروپی کامل 1.0 بود. همچنین مشاهده شد که با افزایش طول کلیدها، آنتروپی به طور یکنواخت افزایش می یابد. روش پیشنهادی می ‌تواند به طور موثر یک RBS طویل برای برنامه‌ های رمزنگاری، از قبیل تولید کلید برای رمزگذاری پد یک بار مصرف و تصویر تولید کند. این روش را می ‌توان در ادامه برای تولید یک عدد تصادفی واقعی با امضای شخصی ‌سازی ‌شده مورد بررسی قرار داد، این عدد برای امنیت اطلاعات در نسل آینده محاسبات بسیار مهم است.

Electrocardiogram (ECG) signal produced by the human heart has been investigated as a potential entropy source for cryptographic random bit generation for a long time. The throughput of existing methods remains as the bottleneck for its deployment in practical applications. To overcome this problem, we develop a Bernoulli entropy source by processing a single heartbeat ECG signal to obtain a long random bit sequence (RBS). The proposed method converts the signal into an IID (independent and identically distributed) source of entropy using efficient interpolation and optimization techniques. Several heartbeat signals, obtained from two different databases, were used to test the entropy source generating RBSs with one million bits. The entropy source was evaluated with the latest NIST recommendation for IID source validation and it passed all recommended tests and the average min-entropy obtained from several heartbeat signals of different individuals was close to the perfect entropy value of 1.0. It was also observed that the entropy increases monotonically with the increase of the length of keys. The proposed method can efficiently produce a long RBS for cryptographic applications, such as key generation for one-time pad and image encryption. The method could be further explored to generate a true random number with a personalized signature, which is crucial for information security in the future generation of computing.