Quaternion encryption methods for multimedia transmission, a survey of existing approaches

In this paper we review quaternion encryption methods for multimedia transmission. We explain their weak and strong properties as well as suggest possible modifications. Our main focus is an algorithm QFC presented in paper by Dzwonkowski et al. (2015). All encryption methods, presented in this paper, use special properties of quaternions to perform rotations of data sequences in 3D space. Each method uses a common key generation algorithm (to form an infinite key space), as well as a modular arithmetic for operations with quaternions. A computer-based analysis has been carried out for all encryption methods. The obtained results are discussed at the end of this paper.

---

Artykuł jest poswięcony analizie znanych metod szyfrowania kwaternionowego dla zabezpieczania danych multimedialnych. Skupiono się na wyeksponowaniu ich słabych i silnych stron oraz zaproponowaniu możliwych modyfikacji. Tematem przewodnim artykułu jest analiza algorytmu QFC zaproponowanego przez autorów w pracy Dzwonkowski i in. (2015). Omawiane w tym artykule metody szyfrowania wykorzystują właściwości ciała kwaternionów do przeprowadzania rotacji wektorów danych w przestrzeni trójwymiarowej. Wszystkie metody wykorzystują ten sam algorytm generacji kluczy oraz arytmetykę modularną dla operacji kwaternionowych. Opisywane metody szyfrowania kwaternionowego zbadano za pomocą symulacji komputerowej, a otrzymane wyniki przeanalizowano pod kątem odporności na ataki kryptoanalityczne.

---

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę