Design of data validation solutions using high density 2D colored codes and a (2,2) xor-based color interference visual cryptography scheme

Abstract

A validação de dados nos sistemas de informação utiliza majoritariamente algoritmos criptográficos em sistemas que, geralmente, não utilizam materiais não eletrônicos como parte da infraestrutura do criptossistema. Nesse trabalho, foram desenvolvidos dois sistemas de armazenamento e recuperação de dados através da proposta de uma nova tecnologia de códigos de barra colorido bidimensional e de um novo esquema de criptografia visual. Os códigos de barras bidimensionais têm sido amplamente estudados, mas ainda continuam sem contar com um padrão que consiga transmitir alta quantidade de informação em pequenos espaços impressos. As aplicações desse modelo de transmissão tem como motivação a necessidade de armazenar (e recuperar) uma alta quantidade de informação em pequenas áreas impressas, como por exemplo, para utilização de dados criptográficos que sejam processados sem conexão e armazenados em pequenos espaços impressos, como os de caixas de remédios ou caixas de cigarros. O código de barras colorido 2D proposto nesse trabalho é chamado de High Density 2 Dimensional Code (HD2DC) e possui 8 diferentes tamanhos. O HD2DC permite a utilização de 5 ou 8 cores em cada tamanho e conta com o algoritmo de correção de erro Reed-Solomon com 3 diferentes níveis (10%, 20% e 30%). O HD2DC foi desenvolvido com o objetivo de ser um padrão de código de barras colorido 2D para operações de transmissão de grande quantidade de informações em pequenas ou médias áreas de impressão. Criptografia visual é uma técnica que cifra uma imagem secreta em duas ou mais imagens chave. A decodificação de qualquer esquema de criptografia visual depende do sistema visual humano e a maioria das propostas existentes consideram para a decodificação a utilização da sobreposição de duas ou mais lâminas físicas com n x n (n ≥ 2) pixels expandidos. O esquema de criptografia visual proposto nesse trabalho considera a utilização de duas imagens. A primeira é uma lâmina física feita por uma impressão colorida em Policloreto de Polivinila (PVC) transparente de 3 milímetros, enquanto que a segunda é uma imagem colorida apresentada na tela do visor de um smartphone. Ambas as imagens não geram expansão de pixels. A obtenção das melhores cores utilizadas nesse criptossistema foi realizada através de estudos físicos do comportamento da interferência de cor entre a tela do smartphone e a cor utilizada na impressão do PVC transparente. Essa nova proposta possui um alto nível de usabilidade para validação de dados em transações eletrônicas e conta com um custo muito baixo de implementação. Um sistema robusto de validação de dados é criado quando é combinada a criptografia visual proposta com o HD2DC. O HD2DC tem a capacidade de armazenar uma das imagens chave, no caso a que deve ser mostrada no visor do celular, essa arquitetura de codificação aumenta a percepção de segurança e explora a usabilidade do celular por meio da utilização da câmera e da tela como ferramentas para mostrar a imagem cifrada da criptografia visual.