IA E S   In t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Ar t i f i c i a l   In t e l l i g e n c e   (I J - AI )   Vo l .   8 , N o .   1 ,  Ma r c h   201 9 , p p .  4 4 ~ 5 3   IS S N :   2252 - 8938 ,   DOI :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j a i . v 8 .i 1 .p p 4 4 - 5 3   r         44       Jou r n al   h om e page :  ht t p: / / i ae s co r e .c o m /o n lin e /in d e x .p h p /I J A I   Mu l t i l a y e r   n e u r a l   n e t w o r k   s y n c h r o n i z e d   s e c u r e d   s e s s i o n   k e y   ba s e d  e nc r y pt i o n  i n  w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n       Ar i n d a m   S a r k a r   Ra m a k r i s h n a   M i s s i o n   V i d y a m a n d i r a ,   Be l u r   M a t h - 711202,   I ndi a       Ar t i c l e   I n f o     AB S T RACT   Ar t i c l e   h i s t o r y :   Re c e i v e d   No v   15 , 2 0 1 8   Re v i s e d   J a n   30 , 2 0 1 9   Ac c e p t e d   F e b   15 , 2 0 1 9       In   t h i s   p a p e r,   m u l t i l a y e r  n e u ra l   n e t w o rk   s y n c h ro n i z e d   s e s s i o n   k e y   b a s e d   en cr y p t i o n   h as  b een   p r o p o sed   f o r   w i r el ess  co m m u n i cat i o n   o f   d at a/ i n f o r m at i o n .   Mu l t i l a y e r   p e r c e p t r o n   t r a n s m i t t i n g   s y s t e m s   a t   b o t h   e n d s   a c c e p t   a n   i d e n t i c a l   in p u t  v e c to r ,  g e n e r a te   a n   o u tp u t  b it  a n d   th e   n e tw o r k   a r e   tr a in e d   b a s e d   o n   th e   out put   bi t   w hi c h  i s   us e d  t o  f or m   a   pr ot e c t e d  va r i a bl e   l e ngt h  s e c r e t - ke y.   F or   each   sessi o n ,   d i f f er en t   h i d d en   l ay er   o f   m u l t i l ay er   n eu r al   n et w o r k   i s  sel ect ed   ra n d o m l y   a n d   w e i g h t s   o r  h i d d e n   u n i t s   o f  t h i s   s e l e c t e d   hi dde n  l a ye r   he l p  t o  f or m   a  secr et   sessi o n   k ey .   T h e  p l ai n   t ex t   i s  en cr y p t ed   t h r o u g h   ch ai n i n g ,   cascad ed   xor i ng  of   m ul t i l a ye r   pe r c e pt r on  ge ne r a t e d  s e s s i on  ke y.   I f   s i z e   of   t he   f i na l   bl oc k  of   pl a i n  t e xt   i s   l e s s   t ha n  t he   s i z e   of   t he   ke y  t he n  t hi s   bl oc k  i s   ke pt   una l t e r e d.   Re c e i v e r   w i l l   u s e   i d e n t i c a l   m u l t i l a y e r   p e r c e p t r o n   g e n e r a t e d   s e s s i o n   k e y   f o r   pe r f or m i ng  de c i phe r i ng  pr oc e s s   f or   ge t t i ng  t he   pl a i n  t e xt .   P a r a m e t r i c   t e s t s   ha ve   be e n  done   a nd  r e s ul t s   a r e   c om pa r e d  i n  t e r m s   of   C hi - Sq u a r e   t e s t ,   r e s p o n s e   t i m e   in   tr a n s m i ssi o n   w i t h   so m e  ex i st i n g   cl assi cal   t ech n i q u es,   w h i ch   sh o w s  co m p ar ab l e  r esu l t s  f o r   t h e  p r o p o sed   t ech n i q u e.   Ke y wo r d s :   Mu l t i l a y e r   N e u r a l   N e t w o r k   Se s s i o n   K e y   Wi r e l e s s   C o m m u n i c a t i o n   Co p y r i g h t   ©   2 0 1 9   In s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .    Al l   ri g h t s  reserved .   Co r r e s p o n d i n g   Au t h o r :   Ar i n d a m   S a r k a r ,   De p a r t m e n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   Ra m a k r i s h n a   M i s s i o n   V i d y a m a n d i r a ,   Be l u r   M a t h - 711202,   I ndi a .   Em a i l :   ar i n d am . v b @ g m ai l . co m       1.   IN T R O D U C T IO N   In   re c e n t   t i m e s   w i d e   ra n g e s   o f  t e c h n i q u e s   a re   d e v e l o p e d   t o   p ro t e c t   d a t a   a n d   i n fo rm a t i o n   fro m   eav es d r o p p er s   [ 1 - 6] .   T he s e   a l gor i t hm s   ha ve   t he i r   vi r t ue   a nd  s h or t c om i ngs .   F or   E xa m pl e   i n  D E S ,   AE S   a l g o r i t h m s   t h e   c i p h e r   b l o c k   l e n g t h   i s   n o n f l e x i b l e .   I n   C S C T   [ 7 ] ,   K SO M SC T   [ 8 ] ,   t e c h n i q u e   u s e s   t w o   n e u r a l   ne t w or k  one   f or   s e nde r   a nd  a not he r   f or   r e c e i ve r   ha vi ng  one   hi dde n  l a ye r   f or   pr oduc i ng  s ync hr oni z e d  w e i ght   ve c t or   f or   ke y  ge ne r a t i on.   N ow   a t t a c ke r   c a n  ge t   a n  i de a   a bout   s e nde r   a nd  r e c e i ve r ’ s   ne ur a l   m a c hi ne   be c a us e   fo r  e ach   s es s i o n   ar ch i t ect u r e  o f   n eu r al   m ach i n e  i s   s t at i c.   I n   N G K R M S M C   al g o r i t h m   [ 9 ]   an y   i n t er m ed i at e  b l o ck s   th r o u g h o u t  its   cy cl e  t ak en   as   t h e  en cr y p t ed   b l o ck   an d   t h i s   n u m b er   o f   ite r a tio n s   a c ts   a s   s e c r e t  k e y .   He r e   i f   n   n u m b e r   o f   i t e r a t i o n s   a r e   n e e d e d   f o r   c y c l e   fo rm a t i o n   a n d   i f  i n t e rm e d i a t e   b l o c k   i s   c h o s e n   a s   a n   e n c ry p t e d   bl oc k  a f t e r   n/ 2 th   ite r a tio n   th e n   e x a c tly   s a m e   n u m b e r   o f   ite r a tio n s   i.e .  n /2   a r e   n e e d e d   f o r   d e c o d e   th e   b lo c k   w h ic h   ma k e s   e a s i e r   t h e   a t t a c k e r s   l i f e .   T o   s o l v e   t h e s e   t y p e s   o f   p r o b l e ms   i n   t h i s   p a p e r   we   h a v e   p r o p o s e d   a   m u l t i l a y e r   ne ur a l   ne t w or k  gui de d  e nc r ypt i on  t e c hni que   i n  w i r e l e s s   c om m uni c a t i on.   T he   or ga ni z a t i on  of   t hi s   pa pe r   i s   a s   fo l l o w s .   S e c t i o n   2   o f  t h e   p a p e r  d e a l s   w i t h   t h e   p ro b l e m   d o m a i n   a n d   m e t h o d o l o g y .   P ro p o s e d   m u l t i l a y e r  n e u ra l   ne t w or k  ba s e d   ke y  ge ne r a t i on  ha s   be e n  di s c us s e d  i n  s e c t i on  3.   T r i a ngul a r i z a t i on  e nc r ypt i on  t e c hni que   i s   gi ve n  in   s e c tio n   4 .  S e c tio n   5   p r e s e n ts   e n e r g y   c o m p u ta tio n   te c h n iq u e .  E x p e r im e n ta l  r e s u lts   a r e   d e s c r ib e d   in   s e c tio n   6 .  An a l y s i s  r e g a r d i n g  v a r i o u s  s e c u r i t y  a s p e c t s  o f   th e   te c h n iq u e   h a s   b e e n   p r e s e n te d   in   s e c tio n   7 .  C o n c lu s io n s   a n d   fu t u re   s c o p e   a re   d ra w n   i n   s e c t i o n   8   a n d   t h a t   o f  re fe re n c e s   a t   e n d .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     IS S N :   2252 - 8938   r     Mu l t i l a y e r   n e u r a l   n e t w o r k   s y n c h r o n i z e d   s e c u r e d   s e s s i o n   k e y   b a s e d   e n c r y p t i o n   i n   …   ( Ar i n d a m   S a r k a r )   45   2.   PR O B L E M   DO M AI N  AND  M E T H O DO L O G Y     In   s e c u ri t y   b a s e d   c o m m u n i c a t i o n   t h e   m a i n   p ro b l e m   i s   d i s t ri b u t i o n   o f  k e y   b e t w e e n   s e n d e r  a n d   re c e i v e r.   Be c a u s e   a t   t h e   t i m e   o f   e x c h a n g e   o f   k e y   o v e r   p u b l i c   c h a n n e l   i n t r u d e r s   c a n   i n t e r c e p t   t h e   k e y   b y   re s i d i n g   in   be t w e e n  t he m .   T hi s   pa r t i c ul a r   pr obl e m   ha s   be e n  a d dr e s s e d  a nd  a   t e c hni que   ha s   be e n  pr opos e d  t e c hni que   ad d r es s ed   t h i s   p r o b l em .   T h es e  ar e  p r es en t ed   i n   s ect i o n   2 . 1   an d   2 . 2   r es p ect i v el y .     2. 1.     Ma n - In - Th e - Mi d d l e   A t t a c k   In t ru d e rs   in te r c e p tin g   in   th e   m id d le   o f   s e n d e r   a n d   r e c e iv e r   a n d   tr y   to   c a p tu r e   a ll  th e   in f o rm a t i o n   tr a n s m ittin g   f r o m   b o th   p a r tie s .  D if f ie - He l l m a n   k e y   e x c h a n g e   t e c h n i q u e   [ 1 ]   s u f f e r s   f r o m   t h i s   t y p e   o f   p r o b l e m s .   In t ru d e rs   c a n   a c t   a s   s e n d e r  a n d   re c e i v e r  s i m u l t a n e o u s l y   a n d   t ry   t o   s t e a l   s e c re t   s e s s i o n   k e y   a t   t h e   t i m e   o f  ex ch an g i n g   k ey   v i a  p u b l i c  ch an n el .     2. 2.     Me t h o d o l o g y   i n   P r o p o s e d   t e c h n i q u e   Th i s   w e l l   k n o w n   p r o b l e m   o f   m i d d l e   m a n   a t t a c k   h a s   b e e n   a d d r e s s e d   i n   p r o p o s e d   t e c h n i q u e   w h e r e   se c r e t   se ssi o n   k e y   i s  n o t   e x c h a n g e d   o v e r   p u b l i c   i n se c u r e   c h a n n e l .   A t   e n d   o f   n e u r a l   w e i g h t   sy n c h r o n i z a t i o n   st r a t e g y   o f   bot h  pa r t i e s   ge ne r a t e s   i de nt i c a l   w e i ght   ve c t or s   a nd  a c t i va t e d  hi dde n  l a ye r   out put s   f or   bot h  t he   pa r t i e s   be c om e   i de nt i c a l .   T hi s   i de nt i c a l   out put   of   hi dde n  l a ye r   f or   bot h  pa r t i e s   c a n  be   us e   a s   one - tim e   s e c r e t  s e s s io n   ke y  f or   s e c ur e d  da t a   e xc ha nge .       3.   MU L T I L A Y ER   P ER C EP TR O N   BA S ED   S ES S I O N   K EY   G EN ER A TI O N   S Y S TEM     A  m u l t i l a y e r   p e r c e p t r o n   s y n a p t i c   s i m u l a t e d   we i g h t   b a s e d   u n d i s c l o s e d   k e y   g e n e r a t i o n   i s   c a r r i e d   o u t   be t w e e n  r e c i pi e nt   a nd  s e nde r .   F i gur e   1  s how s   m ul t i l a ye r   pe r c e pt r on  ba se d   sy n a p t i c   si m u l a t i o n   sy st e m .   Se n d e r   an d   r ecei v er s   m u l t i l ay er   p er cep t r o n   s el ect   s am e  s i n g l e  h i d d en   l ay er   am o n g   m u l t i p l e  h i d d en   l ay er s   f o r   a  pa r t i c ul a r   s e s s i on.   F or   t ha t   s e s s i on  a l l   ot he r   hi dde n  l a ye r s   goe s   i n  de a c t i va t e d  m ode   m e a ns   hi dde n  ( pr oc e s s i ng)   uni t s   of   ot he r   l a ye r s   do  not hi ng  w i t h  t h e  i n co m i n g   i n p u t .   E i t h er   s y n ch r o n i zed   i d en t i cal   w ei g h t   v ect o r   o f   s en d er   an d   r ecei v er s ’   i n p u t   l ay er ,   act i v at ed   h i d d en   l ay er   an d   o u t p u t   l ay er   b eco m es   s es s i o n   k ey   o r   s es s i o n   k ey   can   b e  fo rm   u s i n g   i d e n t i c a l   o u t p u t   o f  h i d d e n   u n i t s   o f  a c t i v a t e d   h i d d e n   l a y e r.   T h e   ke y  ge ne r a t i on  t e c hni que   a nd  a na l ys i s   of   t he   t e c hni que   us i ng  r a ndom   num be r   of   node s   ( ne ur ons )   a nd  t he   c or r e s pondi ng  a l gor i t hm   i s   di s c us s e d  i n  t he   su b se c t i o n s  3 . 1   t o   3 . 5   i n   d e t a i l s.     3. 1.     Mu t u a l   S y n c h r o n i z a t i o n   p r o c e d u r e   Se n d e r   a n d   r e c e i v e r   m u l t i l a y e r   p e r cep t r o n   i n   each   s es s i o n   act s   as   a  s i n g l e  l ay er   n et w o r k   w i t h   dyna m i c a l l y  c hos e n  one   a c t i va t e d  hi dde n  l a ye r   a nd  K   no.   of   hi dde n  ne ur ons ,   N   no.   of   i nput   ne ur ons   ha vi ng  bi na r y  i nput   ve c t or , { } 1 , 1 + − ∈ ij x ,   di s c r e t e   w e i ght s ,   a r e   ge ne r a t e d  f r om   i nput   t o  o ut put ,   a r e   l i e s   be t w e e n  - L  a n d   +L ,   { } L L L w ij + + − − ∈ ,. .. , 1 , . Wh e r e   i   =   1 , … , K   d e n o t e s   t h e   i th   hi dde n  uni t   of   t he   pe r c e pt r on  a nd   j  =   1 ,… ,N   th e   e le m e n ts   o f   th e   v e c to r   a n d   o n e   o u tp u t  n e u r o n .  O u tp u t  o f   th e   h id d e n   u n its   is   c a lc u la te d   b y   th e   we i g h t e d   s u m   o v e r   t h e   cu r r en t   i n p u t   v al u es .   S o ,   t h e  s t at e  o f   t h e  each   h i d d en   n eu r o n s   i s   ex p r es s ed   u s i n g   ( 1 )     j i N j j i i i i x w N x w N h , 1 , 1 1 ∑ = = =   (1 )     Ou t p u t   o f   t h e   i th   hi dde n  uni t   i s   de f i ne d  a s     ) sg n ( i i h = σ   (2 )     Bu t   i n   c a s e   o f i h =  0   t h e n   i σ =   - 1  t o  pr oduc e   a   bi na r y  out put .   H e nc e   a ,   i σ =  +1 ,   i f   t h e   w e i g h t e d   s u m   ove r   i t s   i nput s   i s   pos i t i ve ,   or   e l s e   i t   i s   i na c t i ve ,   i σ =  - 1.   T he   t ot a l   out put   of   a   pe r c e pt r on  i s   t he   pr oduc t   of   t he   hi dde n  uni t s   e xpr e s s e d  i n  ( 2)     ∏ = = K i i 1 σ τ   (3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
        r               IS S N :   2252 - 8938   IJ - AI   Vo l .   8 , N o .  1 ,  Ma r c h   20 1 9 :   4 4   –   5 3   46   Co m p a r e   t h e   o u t p u t   v a l u e s   o f   b o t h   m u l t i l a y e r   p e r c e p t r o n   b y   e x c h a n g i n g   t h e   s y s t e m   o u t p u t s .   i f   O u t p u t   ( A )   ≠   Ou t p u t  ( B ) ,  Go  t o  s t e p  3 .  e l s e  i f  Ou t p u t  ( A)  =  Ou t p u t  ( B )  t h e n  o n e  o f  t h e  s u i t a b l e  l e a r n i n g  r u l e  i s  a p p l i e d  o n l y   th e   h id d e n   u n its   a r e   tr a in e d   w h ic h   h a ve   a n  out put   bi t   i de nt i c a l   t o  t he   c om m on  out put .   U pda t e   t he   w e i ght s   onl y  if   th e   f in a l  o u tp u t  v a lu e s   o f   th e   p e r c e p tr o n   a r e   e q u iv a le n t.  W h e n   s y n c h r o n iz a tio n   is   f in a lly   a c h ie v e d ,  th e   sy n a p t i c   w e i g h t s  a r e   i d e n t i c a l   f o r   b o t h   t h e   sy st e m .       3. 2.     Mu l t i l a y e r   N e u r a l N e t w o r k  L e a r n in g  r u le   At   t h e   b e g i n n i n g   o f   t h e   s y n c h r o n i z a t i o n   p r o c e s s   m u l t i l a y e r   p e r c e p t r o n   o f   A  a n d   B   s t a r t   wi t h   unc or r e l a t e d  w e i ght   ve c t or s B A i w / .  F o r   each   t i m e  s t ep   K ,   p u b l i c  i n p u t   v ect o r s   ar e  g en er at ed   r an d o m l y   an d   t h e  co r r es p o n d i n g   o ut put   bi t s   τ A/ B ar e  cal cu l at ed .   A f t er w ar d s   A   an d   B   co m m u n i cat e  t h ei r   o u t p u t   b i t s   t o   each   o t h er .   If  t h e y   d i s a g re e ,   τ A  ≠   τ B ,  th e   w e ig h ts   a r e   n o t  c h a n g e d .  O th e r w is e   le a r n in g   r u le s   s u ita b le   f o r   sy n c h r o n i z a t i o n   is  a p p lie d . I n  th e  c a s e  o f  th e  H e b b ia n  le a r n in g  r u le   [1 0 ]  b o t h   n e u ra l   n e t w o rk s   l e a rn   fro m   e a c h   o t h e r.     ( ) ( ) ( ) B A i j i j i x w g w j i τ τ τ σ τ Θ Θ + = + , , ,     (4 )     Th e   l e a r n i n g   r u l e s   u s e d   f o r   s y n c h r o n i z i n g   m u l t i l a y e r   p e r c e p t r o n   s h a r e   a   c o m m o n   s t r u c t u r e .       ( ) ( ) j i B A i j i x f w g w j i , , , , , τ τ σ + = +     (5 )     wi t h   a   f u n c t i o n ( ) B A i f τ τ σ , , ,  w h ic h   c a n   ta k e   th e   v a lu e s   - 1,   0,   or   + 1.   I n  t he   c a s e   of   bi di r e c t i ona l   in te r a c tio n  it is  g iv e n  b y     ( ) ( ) ( ) ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ − Θ Θ = 1 , , σ σ τ τ στ τ τ σ B A A B A i f   (6 )     Th e   c o m m o n   p a r t   ( ) ( ) B A A τ τ στ Θ Θ   of   ( ) B A i f τ τ σ , ,   co n t r o l s ,   w h en   t h e  w ei g h t   v ect o r   o f   a  h i d d en   uni t   i s   a dj us t e d.   B e c a us e   i t   i s   r e s pons i bl e   f or   t he   oc c ur r e nc e   of   a t t r a c t i ve   a nd  r e pul s i ve   s t e ps   [ 6] .     3. 3.     We i g h t   D i s t r i b u t i o n   o f   M u l t i l a y e r   N e u ra l   N et w o rk     In   c a s e   o f  t h e   H e b b i a n   ru l e   (7 ),   A ' s   a n d   B ' s   m u l t i l a y e r  p e rc e p t ro n   l e a rn   t h e i r  o w n   o u t p u t .   T h e re fo re   th e   d ir e c tio n   in   w h ic h   th e   w e ig h t  j i w ,   mo v e s   i s   d e t e r mi n e d   b y   t h e   p r o d u c t   j i i x , σ .  A s   th e   o u tp u t  i σ is   a   f u n c tio n   of   a l l   i nput   va l ue s ,   j i x , an d   i σ ar e  co r r el at ed   r an d o m   v ar i ab l es .   T h u s   t h e  p r o b ab i l i t i es   t o   o b s er v e  j i i x , σ =  +1   or   j i i x , σ =  - 1  a r e   not   e qua l ,   but   de pe nd  on   th e  v a lu e  o f  th e  c o r r e s p o n d in g  w e ig h t j i w , [1 1 ,   1 3 - 16] .     ( ) ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − + = = 2 , , , 1 2 1 1 j i i j i j i i w NQ w er f x P σ   (7 )     Ac c o r d i n g   t o   t h i s   e q u a t i o n ,   ) sg n ( , , j i j i i w x = σ   oc c ur s   m or e   of t e n  t ha n  t he   oppos i t e , ) s gn( , , j i j i i w x − = σ .  C o n s e q u e n tly ,  th e   H e b b ia n   le a r n in g   r u le   p u s h e s   th e   w e ig h ts   to w a r d s   th e   b o u n d a r ie s   at   - L  a n d   + L.   I n   o r d e r   t o   q u a n t i f y   t h i s   e f f e c t   t h e   s t a t i o n a r y   p r o b a b i l i t y   d i s t r i b u t i o n   o f   t h e   w e i g h t s   f o r   ∞ → t is  c a lc u la te d  f o r  th e  tr a n s itio n  p r o b a b iliti es .   T h i s   l ead s   t o   [ 1 1 ] .     He b b i a n   l e a r n i n g   ant i - He b b i a n   l e a r n i n g     Ra n d o m   w a lk   le a r n in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     IS S N :   2252 - 8938   r     Mu l t i l a y e r   n e u r a l   n e t w o r k   s y n c h r o n i z e d   s e c u r e d   s e s s i o n   k e y   b a s e d   e n c r y p t i o n   i n   …   ( Ar i n d a m   S a r k a r )   47   ( ) ( ) ∏ = ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − − + = = w m i i j i m NQ m er f m NQ m er f P w w P 1 2 2 0 , 1 1 1 1   (8 )     He r e   t h e   n o r m a l i z a t i o n   c o n s t a n t   0 ρ is  g iv e n  b y     ( ) 1 1 2 2 0 1 1 1 1 − − = = ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − − + = ∑ ∏ L L w w m i i m NQ m er f m NQ m er f P     (9 )     In   t h e   l i m i t   ∞ → N th e   a r g u m e n t  o f   th e   e r r o r   f u n c tio n s   v a n is h e s ,  s o   th a t  th e   w e ig h ts   s ta y   u ni f or m l y  di s t r i but e d.   I n  t hi s   c a s e   t he   i ni t i a l   l e ngt h  of   t he   w e i ght   ve c t or s   i s   not   c ha nge d  by  t he   pr oc e s s   of   sy n c h r o n i z a t i o n .     ( ) 3 1 ) 0 ( + = = L L t Q i     (1 0 )     Bu t ,   f o r   f i n i t e   N ,   t h e   p r o b a b i l i t y   d i s t r i b u t i o n   i t s e l f   d e p e n d s   o n   t h e   o r d e r   p a r a m e t e r i Q Th e r e f o r e   i t s   ex p ect at i o n   v al u e  i s   g i v en   b y   t h e  s o l u t i o n   o f   t h e  f o l l o w i n g   eq u at i o n :     ( ) ∑ − = = = L L w j i i w w P w Q , 2     (1 1 )     3. 4.     Or d e r   P a r a m e t e r s   In   o rd e r  t o   d e s c ri b e   t h e   c o rre l a t i o n s   b e t w e e n   t w o   m u l t i l a y e r  p e rc e p t ro n   c a u s e d   b y   t h e   sy n c h r o n i z a t i o n   pr oc e s s ,   one   c a n  l ook  a t   t he   pr oba bi l i t y  di s t r i but i on  of   t he   w e i ght   va l ue s   i n  e a c h  hi dde n  uni t .   I t   i s   gi ve n  by   (2 L   +   1 )  v a ri a b l e s .     ( ) b w a w P P B j i A j i i b a = ∧ = = , , ,     (1 2 )     wh i c h   a r e   d e f i n e d   a s   t h e   p r o b a b i l i t y   t o   f i n d   a   we i g h t   wi t h   a w A j i = ,   in   A ' s   m u ltila y e r   p e r c e p tr o n   a n d   b w B j i = ,   in   B ' s   m u ltila y e r   p e r c e p tr o n .  I n   b o th   c a s e s ,  s im u la tio n   a n d   ite r a tiv e   c a lc u la tio n ,  th e   s ta n d a r d   o r d e r   pa r a m e t e r s ,   w hi c h  a r e   a l s o  us e d  f or   t he   a na l ys i s   of   onl i ne   l e a r ni ng,   c a n  be   c a l c ul a t e d  a s   f unc t i ons   of   i b a P , [1 2 ].     ∑ ∑ − = − = = = L L a L L b i b a A i A i A i P a w w N Q , 2 1   (1 3 )   ∑ ∑ − = − = = = L L a L L b i b a B i B i B i P b w w N Q , 2 1   (1 4 )     ∑ ∑ − = − = = = L L a L L b i b a B i A i AB i ab P w w N R , 1   (1 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
        r               IS S N :   2252 - 8938   IJ - AI   Vo l .   8 , N o .  1 ,  Ma r c h   20 1 9 :   4 4   –   5 3   48   Th e n   t h e   l e v e l   o f   s y n c h r o n i z a t i o n   i s   g i v e n   b y   t h e   n o r m a l i z e d   o v e r l a p   b e t w e e n   t w o   c o r r e s p o n d i n g   hi dde n  uni t s     B i A i AB i B i B i A i A i B i A i AB i Q Q R w w w w w w = = ρ   (1 6 )           3. 5.     Hi d d e n   L a y e r   a s   a   S e c r e t   S e s s i o n   Ke y   At   e n d   o f   f u l l   we i g h t   s y n c h r o n i z a t i o n   p r o c e s s ,   we i g h t   v e c t o r s   b e t we e n   i n p u t   l a y e r   a n d   a c t i v a t e d   hi dde n  l a ye r   of   bot h  m ul t i l a ye r   pe r c e pt r on  s ys t e m s   be c om e   i de nt i c a l .   A c t i va t e d  hi dde n  l a ye r ’ s   out put   of   so u r c e   mu l t i l a y e r   p e r c e p t r o n   i s   u s e d   t o   c o n s t r u c t   t h e   s e cr et   s es s i o n   k ey .   T h i s   s es s i o n   k ey   i s   n o t   g et   t r an s m i t t ed   o v er   publ i c   c ha nne l   be c a us e   r e c e i ve r   m ul t i l a ye r   pe r c e pt r on  ha s   s a m e   i de nt i c a l   a c t i va t e d  hi dde n  l a ye r ’ s   out put .   Co m p u t e   t h e   v a l u e s   o f   t h e   e a c h   h i d d e n   u n i t   b y     ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = ∑ = N j ij ij i x w 1 sg n σ ( ) ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ − = 1 0 1 sg n x if if if . 0 , 0 , 0 > = < x x x   (1 7 )     Fo r   e x a m p l e   c o n s i d e r   8   h i d d e n   u n i t s   o f   a c t i v a t e d   h i d d e n   l a y e r   h a v i n g   a b s o l u t e   v a l u e   ( 1 ,   0 ,   0 ,   1 ,   0 ,   1 ,   0,   1)   be c om e s   a n  8  bi t   bl oc k.   T hi s   10010101  be c om e   a   s e c r e t   s e s s i on  ke y  f or   a   pa r t i c ul a r   s e s s i on  a nd  c a s c a de d  xor e d  wi t h   re c u rs i v e   re p l a c e m e n t   e n c ry p t e d   t e x t .   N o w   fi n a l   s e s s i o n   k e y   b a s e d   e n c ry p t e d   t e x t   i s   t ra n s m i t t e d   t o   th e   r e c e iv e r   e n d .  R e c e iv e r   h a s   th e   id e n tic a l  s e s s io n   k e y   i.e .  th e   o u tp u t  o f   th e   h id d e n   u n its   o f   a c tiv a te d   h id d e n   la y e r   o f   r e c e iv e r .  T h is   s e s s io n   k e y   u s e d   to   g e t  th e   r e c u r s iv e   r e p la c e m e n t  e n c r y p te d   te x t  f r o m   th e   f in a l  c ip h e r   te x t.  I n   th e   n e x t  s e s s io n   b o th   th e   m a c h in e s   s ta r te d   tu n in g   a g a in   to   p r o d u c e   a n o th e r   s e s s io n   k e y .  I d e n tic a l  w e ig h t  ve c t or   de r i ve d  f r om   s yna pt i c   l i nk  be t w e e n  i nput   a nd  act i v at ed   h i d d en   l ay er   o f   b o t h   m u l t i l ay er   p er cep t r o n   can   al s o   b eco m e  s ecr et   s es s i o n   k ey   f o r   a  p ar t i cu l ar   s es s i o n   af t er   f u l l   w ei g h t   s y n ch r o n i zat i o n   i s   ach i ev ed .       4.   TR A I N G U LA R I ZA TI O N   EN C R Y P TI O N   TEC H N I Q U E   Du r i n g   p l a i n   t e x t   e n c r y p t i o n ,   i n   t h e   f i r s t   p h a s e   co n s i d er   a  b l o ck   S   =   s 0 0   s 0 1   s 0 2   s 0 3   s 0 4   s 0 5   …  s 0 n - 2   s 0 n - 1   of   si z e   n   b i t s,   w h e r e   s 0 i   =  0   o r   1   f o r   0   <=  i   <=  ( n - 1) .   N ow ,   s t a r t i ng  f r om   M S B   ( s 0 0 )  a n d   t h e   n e x t - to - MS B   (s 0 1 ),   bi t s   a r e   pa i r - wi s e   XOR e d ,   s o   t h a t   t h e   1 st   in te r m e d ia te   s u b - st r e a m   S 1   =  s 1 0   s 1 1   s 1 2   s 1 3   s 1 4   s 1 5   … s 1 n - 2   is   g e n e r a te d   co n s i s t i n g   o f   ( n - 1)   bi t s ,   w he r e   s 1 j  =  s 0 j   ⊕   s 0 j+ 1   fo r  0   < =   j   < =   n - 2,   ⊕   st a n d s  fo r  t h e   e x c l u s i v e   O R   o p e ra t i o n .   Th i s   1 st   in te r m e d ia te   s u b - st r e a m   S 1   is   a ls o   th e n   p a ir - wi s e   XOR e d   t o   g e n e r a t e   S 2   =  s 2 0   s 2 1   s 2 2   s 2 3   s 2 4   s 2 5   …  s 2 n - 3 ,  wh i c h   i s   t h e   2 nd   in te r m e d ia te   s u b - st r e a m   o f   l e n g t h   ( n - 2) .   T hi s   pr oc e s s   c ont i nue s   ( n - 1)   t i m e s   t o  ul t i m a t e l y  ge ne r a t e   S n - 1   =  s n - 1 0 ,  w h ic h   is   a   s in g le   b it  o n ly .  T h u s   th e   s iz e   o f   th e   1 st   in te r m e d ia te   s u b - st r e a m   i s  o n e   b i t   l e ss  th a n   th e   s o u r c e   s u b - st r e a m ;   t h e   si z e   o f   e a c h   o f   t h e   i n t e r m e d i a t e   su b - st r e a m s  st a r t i n g   f r o m   t h e   2 nd   one   i s   one   bi t   le s s  th a n  th a t o f  th e  s u b -   st r e a m   w h e r e f r o m   i t   w a s  g e n e r a t e d ;   a n d   f i n a l l y   t h e   si z e   o f   t h e   f i n a l   su b - s tr e a m  in  th e   pr oc e s s   i s   one   bi t   l e s s   t ha n  t he   f i na l   i nt e r m e di a t e   s ub - st r e a m .   F i g u r e   1   sh o w   t h e   p r o c e ss.   Fi g u r e   1   d e s c r i b e s   d i f f e r e n t   o p t i o n s   f o r   c h o o s i n g   t a r g e t   b l o c k   f r o m   t r i a n g l e .   T h i s   o p t i o n   i s   g e n e r a t e d   by  m odul o  4  di vi s i on  of   t he   va l ue   of   out put   ne ur o n  t he n  a ddi ng  1.   T he n  t a ke   t he   bi na r y  ve r s i on  of   t he   de c i m a l   no.   E a c h  bl oc k  s i z e   i s   r e pr e s e nt e d  by  5  bi t s   a nd  3  bi t s   a r e   us e d  t o  de not i ng   th e   o p tio n   n o .  f o r   th a t  b lo c k .   So ,   t o t a l   8   b i t s   a r e   u s e d   t o   d e s c r i b e   a   s i n g l e   b l o c k   l e n g t h   a n d   o p t i o n   c h o s e n .   Fo r   m u l t ip le   b lo c k s   s e v e r a l  8 b its   ar e  at t ach ed   t o g et h er   p r eced ed   b y   f i r s t   8   b i t s   ( 2 8  =  2 5 6   b l o c k s   c a n   b e   f o r m e d   i n   o n e   s e s s i o n )   t o   d e s c r i b e   t o t a l   no.   of   bl oc k  t o  f or m s   i nt e r m e di a t e   s ub  ke y.   M a xi m um   l e ngt h  of   t hi s   s ub  ke y  w i l l   be   ( 256  bl oc ks   X   8  bi t s   pe r   bl oc k)   204 8  bi t s .   T hi s   s ub  ke y  i s   pa dde d  i n  t he   f r ont   of   t he   e nc r ypt e d  t e xt .   T he n  t he   m ul t i l a ye r   pe r c e pt r on  ge ne r a t e d  s ync hr oni z e d  one   t i m e   s e s s i on  ke y  i s   r e pe a t e dl y  xor e d  w i t h  t he   i nt e r m e di a t e   t r a i ngul a r i z e d  c i phe r   te x t  b y   c o n s id e r in g   s a m e   k e y   &   tr a in g u la r iz e d   c ip h er   t ex t   l en g t h .   T h i s   m ech an i s m   i s   p er f o r m ed   u n t i l   al l   t h e  bl oc ks   ge t   e xha us t e d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     IS S N :   2252 - 8938   r     Mu l t i l a y e r   n e u r a l   n e t w o r k   s y n c h r o n i z e d   s e c u r e d   s e s s i o n   k e y   b a s e d   e n c r y p t i o n   i n   …   ( Ar i n d a m   S a r k a r )   49       O pt i on Se r i al  No. 010                             O pt i on Se r i al  No. 100     O pt i on Se r i al  No. 001           O pt i on Se r i al  No. 011       Fi g u r e   1 .   O p t i o n s   d i a g r a m   f o r   c h o o s i n g   T a r g e t   B l o c k   f r o m   T r i a n g l e       5.   EN ER G Y   C O M P U TA TI O N   Si n c e   i t   i s   a   v e r y   d i f f i c u l t   j o b   t o   f i n d   o u t   a c t u a l   p o w e r  c o n s u m e d   i n   t e rm s   o f  “ j u l e ” ,   a p p ro a c h   h e re   i s   to   p r e d ic t  p r o b a b le   p o w e r   c o n s u m p tio n   b y   th e   p r o p o s e d   te c h n iq u e .  I t  is   a   d if f ic u lt  jo b   f o r   a   p r o c e s s o r   to   f in d   out   w hi c h  pr oc e s s   i s   c ons um i ng  how   m a ny  a m ount   of   J ul e s / s e c ,   s i nc e   pr oc e s s or s   r un  on  t i m e   s ha r i ng   ba s i s .   We   c a n   c a l c u l a t e   w h a t   a   s i n g l e   p r o c e s s o r   c y c l e   c o n s u m e s   b y   t a k i n g   a   s t a n d a r d .   A l l   b a s i c   o p e r a t i o n s   s u p p o s e   ad d i t i o n ,   s u b t r act i o n ,   m u l t i p l i cat i o n   r eq u i r es   m u l t i p l e  cy cl es .   B as ed   o n   t h at   f o r   each   cy cl e  w e  w i l l   cal cu l at e  pr oba bl e   pow e r   c ons um e d  by  a ny   in s tr u c tio n   a n d   in   th e   la r g e   s c a le   w e   w ill  tr y   to   f in d   o u t  to ta l  p o w e r   c o n s u m e d   by  t he   e nc r ypt i on/   D e c r ypt i on  t e c hni que .   W e   w i l l   a l s o  t r y  t o  e s t i m a t e   t ot a l   pow e r   c ons um e d  i n  m ut ua l   sy n c h r o n i z a t i o n   t e c h n i q u e   o f   t h e   se n so r   n e t w o r k   n o d e s.   T h e   st e p s  a s  f o l l o w s :   St e p 1 :   E a c h   a t o m i c   o p e r a t i o n   ( A d d i t i o n ,   s u b t r a c t i o n ,   D i v i s i o n ,   M u l t i p l i c a t i o n ,   a s s i g n m e n t )   i s   d i v i d e d   i n t o   cy cl es   i t   r eq u i r e.   St e p 2 :   A s s i g n   e a c h   c y c l e   w i t h   m i n i m u m   p o s s i b l e   p o w e r   ( l i k e   i n   t e r m s   o f   M i c r o   J u l e ) .   St e p 3 :   T h e n   f o r   a l l   o p e r a t i o n   w e   w i l l   c o u n t   num be r   of   c yc l e s   c om pl e t e d  s o  f a r .   St e p 4 :   W e   w i l l   c o n t i n u e   s t e p   3   u n t i l   a l l   t h e   i n s t r u c t i o n s   a r e   f i n i s h e d   e x e c u t i o n .   St e p 5 :   N o w   t o t a l   n u m b e r   o f   c y c l e s   i s   t h e   t o t a l   a m o u n t   o f   p o w e r   c o n s u m e d .       Si n c e   e a c h   c o m p u t e r   h a s   d i f f e r e n t   a r c h i t e c t u r e   a n d   i n s t r u c t i o n   ex ecu t i o n   t o t al l y   d ep en d s   o f   t h e  ar ch i t ect u r e  o f   t h e  co m p u t er ,   s o   w e  h av e  t o   b e  v er y   co n s ci o u s   ab o u t   t h e  u n d er l y i n g   m ach i n e  s t r u ct u r e.   S o   w e  ne e d  t o  do  t hor ough  s t udy  of   t he   a r c hi t e c t ur e   be f or e   dr a w i ng  a ny  c onc l us i on.       6.   EX P ER I M EN T  R ES U LTS   In   t h i s   p a p e r  re s ul t   of   t he   pr opos e d  t e c hni que   i s   c om put e d  on  di f f e r e nt   t ype s   of   f i l e s   w i t h  e xt e ns i ve   an al y s i s .   T h e  co m p ar at i v e  s t u d y   am o n g   p r o p o s ed   t ech n i q u es ,   R S A ,   T r i p l e - DE S   ( 168   bi t s ) ,   A E S   ( 128   bi t s )   ha s   be e n  done   ba s e d  on  t w e nt y  f i l e s   by  pe r f or m i ng  di f f e r e nt   t ype s   of   ex p er i m en t .       6. 1.     S t at i s t i c al   A n al ys i s   Fo r   a n a l y s i s   o f   t h e   s t a t i s t i c a l   t e s t ,   a   l a r g e   n u m b e r   o f   s a m p l e s   o f   b i t   s e q u e n c e s   i n   t h e   k e y   h a s   b e e n   co n s i d er ed .  F o r     sa m p l e s  o f   b i t   se q u e n c e s  o b t a i n e d   f r o m   t h e   k e y   o f   a   t e c h n i q u e   a r e   t e st e d   b y   p r o d u c i n g   o n e   P - va l ue ,   a   s t a t i s t i c a l   t hr e s hol d  va l ue   i s   de f i ne d  us i ng  ( 18) .     ℎ  ℎ    = 1 − − 3 × ( )   (1 8 )     Th e   o b j e c t i v e   o f   t h e   t e s t   i s   t o   f i n d   p r o p o r t i o n   o f   zer o es   an d   o n es   f o r   t h e  en t i r e  s eq u en ce  w h i ch   d et er m i n e  wh e t h e r   t h e   n u m b e r   o f   o n e s   a n d   z e r o s   i n   a   s e q u e n c e   a r e   a p p r o x i m a t e l y   t h e   s a m e   a s   wo u l d   b e   e x p e c t e d   f o r   a   tr u ly   r a n d o m   s e q u e n c e .  I n   th is   e x p e r im e n t  e x p e c te d   p r o p o r tio n   f o r   p a s s in g   th e   te s t  h a s   b e e n   s e t  to 0 . 972766 .  Ta b l e   1   s h o w s   p r o p o r t i o n   o f   p a s s i n g   a n d   u n i f o r m i t y   o f   d i s t r i b u t i o n   l y i n g   i n   t h e   g i v e n   r a n g e s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
        r               IS S N :   2252 - 8938   IJ - AI   Vo l .   8 , N o .  1 ,  Ma r c h   20 1 9 :   4 4   –   5 3   50   Ta b l e   1 .   P r o p o r t i o n   o f   p a s s i n g   a n d   u n i f o r m i t y   o f   d i s t r i b u t i o n   f o r   f r e q u e n c y   Te c h n i q u e   Ex p e c t e d   Pr o p o r t i o n   Ob s e r v e d   P r o p o r t i o n   St a t u s   f o r   Pr o p o r t i o n   of   pa s s i ng   p - va l ue   of   p - va l ue s   Pr o p o s e d   0. 972766   0. 985437   Su c c e s s   4. 102711e - 10   TD ES   0. 983333   Su c c e s s   3. 571386e - 01   AE S   0. 984871   Su c c e s s   3. 915294e - 07   RS A   0. 986667   Su c c e s s   4. 122711e - 10       Fr o m   T a b l e   1   i t   i s   s e e n   t h a t   a l l   p r o p o s e d   t e c h n i q u e s   a l o n g   w i t h   ex i s t i n g   t ech n i q u es   p as s ed   t h e  f r eq u en cy   (m o n o b i t s )  t e s t   s u c c e s s fu l l y   b e c a u s e   o b s e rv e d   p ro p o rt i o n   v a l u e s   o f  a l l   t h e   p ro p o s e d   t e c h n i q u e s   a re   g ra t e r  t h a n   ex p ect ed   p r o p o r t i o n   v al u e.   I t   i s   al s o   n o t i ced   t h at   p r o p o s ed   t ech n i q u es   o u t p er f o r m   t h an   ex i s t i n g   T D E S   an d  A E S   te c h n iq u e .     6. 2.     E n c r yp t i on / D e c r yp t i on   T i m e   Tw e n t y   f i l e s   o f   d i f f e r e n t   s i z e s   v a r y i n g   f r o m   3 , 216   byt e s   t o  5 , 456 , 704   byt e s   ha ve   be e n  t a ke n  t o  ge ne r a t e   t he   da t a   co n t a i n i n g   va r i ous   a t t r i but e s   f or   e va l ua t i on  of   t he   pr opos e d  t e c hni que .   T he   e nc r ypt i on  t i m e s   (E n c . )  a n d   d e c ry p t i o n   t i m e s   (D e c . )  o f  .d ll   ty p e   f ile s   o b ta in e d   u s in g   p r o p o s e d   a n d   e x is tin g   P P M   [ 1 7 ] ,  T P M   [ 1 8 ] ,  TD ES   [ 1 ]   a n d   A ES   [ 1 ] .   F i g u r e   2   s h o w s   t h e   g r a p h i c a l   r e p r e s e n t a t i o n   o f   t h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   t h e   e n c r y p t i o n   tim e s   a g a in s t  th e   .d ll   ty p e   s o u r c e   fi l e s   fo r  p ro p o s e d ,   A E S   a n d   T D E S   t e c h n i q u e s .   E n c .   a n d   D e c .   fo r  p ro p o s e d   an d   A E S   ar e  n ear   eq u al   b u t   m u ch   l o w er   t h an   t h at   o f   P P M ,   T P M   an d   T D E S .             Fi g u r e   2 .   E n c r y p t i o n   t i m e   a g a i n s t   t h e   v a r y i n g   s i z e   o f   i n p u t   s t r e a m   o f   .d ll   fi l e s       6. 3.     A n al ys i s   of   Ch a r a c t e r   F r e q u e n c i e s   a n d   F l o a t i n g   F r e q u e n c i e s   An a l y s i s   o f   c h a r a c t e r   f r e q u e n c i e s   o f   t we n t y   s o u r c e   f i l e s   h a s   b e e n   p e r f o r m e d   u s i n g   pr opos e d .  F ig u r e   3   sh o w s  t h e   sp e c t r u m   o f   f r e q u e n c y   d i st r i b u t i o n   o f   c h a r a c t e r s  f o r   t h e   i n p u t   so u r c e   st r e a m .   F i g u r e   4   sh o w s  t h e   s pe c t r um   of   f r e que nc y  di s t r i but i on  of   e nc r ypt e d  c ha r a c t e r s   us i ng  pr opos e d   fo r  t h e   s a m e   i n p u t   s o u rc e   s t re a m .   It   ha s   be e n  obs e r ve d  t ha t   f r e que nc i e s   of   c ha r a c t e r s   a r e   w i de l y  di s t r i but e d  i n  pr opos e d   en cr y p t ed   f i l e.   A n al y s i s   o f   fl o a t i n g   fre q u e n c i e s   o f  t w e n t y   s o u rc e   d i ffe re n t   fi l e s   h a s   b e e n   p e rfo rm e d   u s i n g   pr opos e d .  T h e   f lo a tin g   f r e q u e n c y   of   a   doc um e nt   i s   a   c ha r a c t e r i s t i c   of   i t s   l oc a l   i nf or m a t i on  c ont e nt   a t   i ndi vi dua l   poi nt s   i n  t he   doc um e nt .   T he   fl o a t i n g   fre q u e n c y   s p e c i fi e s   h o w   m a n y   d i ffe re n t   c h a ra c t e rs   a re   t o   b e   fo u n d   i n   a n y   g i v e n   6 4 - ch ar act er   l o n g   se g m e n t   o f   t h e   d o c u m e n t .   F i g u r e   5   sh o w s  t h e   sp e c t r u m   o f   f l o a t i n g   f r e q u e n c i e s  o f   c h a r a c t e r s  f o r   t h e   i n p u t   so u r c e   st r e a m .   F i g u r e   6   sh o w s  t h e   sp e c t r u m   o f   f l o a t i n g   f r e q u e n c i e s  o f   e n c r y p t e d   c h a r a c t e r s  u si n g   pr opos e d   fo r  t h e   sa m e   i n p u t   so u r c e   st r e a m .   F r o m   t h e   f i g u r e s  i t   i s  o b se r v e d   t h a t   f l o a t i n g   f r e q u e n c i e s  o f   pr opos e d   en cr y p t ed   ch ar act er s   i n d i cat es   t h e  h i g h   d eg r ee  o f   s ecu r i t y .       0 500 1000 1500 3, 216 6, 656 12, 288 24, 576 58, 784 85, 020 169, 472 359, 936 593, 920 909, 312 1, 293, 824 1, 925, 185 2, 498, 560 3, 485, 968 3, 790, 336 4, 253, 816 4, 575, 232 4, 883, 456 5, 054, 464 5, 456, 704 En c r y p ti o n   ti m e   (i n   m .   se c . ) In p u t   s t r e a m   s i z e   ( i n   b y t e s ) PPM TP M Pr o p o s e d AE S TD E S Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     IS S N :   2252 - 8938   r     Mu l t i l a y e r   n e u r a l   n e t w o r k   s y n c h r o n i z e d   s e c u r e d   s e s s i o n   k e y   b a s e d   e n c r y p t i o n   i n   …   ( Ar i n d a m   S a r k a r )   51       Fi g u r e   3.   S pe c t r um   of   c ha r a c t e r s   f or   t he   i nput   s our c e   s t r e a m   e nc r ypt e d  s t r e a m           Fi g u r e   4 .   Sp ect r u m   o f   ch ar act er s   f o r   t h e   in p u t s o u r c e  s tr e a m  e n c r y p te d  s tr e a m           Fi g u r e   5 . F lo a tin g  f r e q u e n c y  f o r  th e  in p u t s o u r c e  s tr e a m  e n c r y p te d  s tr e a m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
        r               IS S N :   2252 - 8938   IJ - AI   Vo l .   8 , N o .  1 ,  Ma r c h   20 1 9 :   4 4   –   5 3   52       Fi g u r e   6 . F lo a tin g  f r e q u e n c y  f o r  th e   in p u t s o u r c e  s tr e a m  e n c r y p te d  s tr e a m       7.   SE C U R I T Y   I SSU E   Fr o m   r e s u l t s   o b t a i n e d   i t   i s   c l e a r   t h a t   t h e   t e c h n i q u e   w i l l   a c h i e v e   o p t i m a l   p e r f o r m a n c e s .   E n c r y p t i o n   t i m e   an d   d ecr y p t i o n   t i m e  v ar i es   al m o s t   l i n ear l y   w i t h   r es p ect   t o   t h e  b l o ck   s i ze.   A   u s er   i n p u t   k ey   h as   t o   t r an s m i t   o v er   th e   p u b lic   c h a n n e l  a ll  th e   w a y   to   th e   r ecei v er   f o r   p er f o r m i n g   t h e  d ecr y p t i o n   p r o ced u r e.   S o   t h er e  i s   a  l i k el i h o o d   of   a t t a c k  a t   t he   t i m e   of   ke y  e xc ha nge .   T o  de f e a t   t hi s   i ns e c ur e   s e c r e t   ke y  ge ne r a t i on  t e c hni que   a   ne ur a l   ne t w or k  ba s e d  s e c r e t   ke y  ge ne r a t i on  t e c hni que   ha s   be e n  de vi s e d.   T he   s e c ur i t y  i ssu e   o f   e x i st i n g   a l g o r i t h m   c a n   b e   im p r o v e d   b y   u s in g   M L P   s e c r e t  s e s s io n   k e y   g e n e r a tio n   te c h n iq u e .  I n   th is   c a s e ,  th e   tw o   p a r tn e r s   A   a n d   B   d o   n o t  ha ve   t o  s ha r e   a   c om m on  s e c r e t   but   us e   t he i r   i ndi s t i ngui s ha bl e   w e i ght s   or   out put   of   a c t i va t e d  hi dde n  l a ye r   a s   a   se cr et   k ey   n eed ed   f o r   en cr y p t i o n .   T h e  f u n d am en t al   co n cep t i o n   o f   M L P   b as ed   k ey   ex ch an g e  p r o t o co l   f o cu s es   mo s t l y   o n   t w o   k e y   a t t r i b u t e s   o f   M L P .   F i r s t l y ,   t w o   n o d e s   c o u p l e d   o v e r   a   p u b l i c   c h a n n e l   w i l l   s y n c h r o n i z e   e v e n   th o u g h   e a c h   in d iv id u a l  n e tw o r k   e x h ib its   d is o r g an i zed   b eh av i o u r .   S eco n d l y ,   an   o u t s i d e  n et w o r k ,   ev en   i f   id e n tic a l  to   th e   tw o   c o m m u n ic a tin g   n e tw o r k s ,  w ill  f in d   it  e x c e p tio n a lly   d if f ic u lt  to   s y n c h r o n iz e   w ith   th o s e   pa r t i e s ,   t hos e   pa r t i e s   a r e   c om m uni c a t i ng  ove r   a   publ i c   ne t w or k.   A n  a t t a c ke r   E   w ho  know s   a l l   th e   p a r tic u la r s   o f   th e   a lg o r ith m   a n d   r e c o r d s   th r o u g h   th is   c h a n n e l  f in d s   it  th o r n y   to   s y n c h r o n iz e   w ith   th e   p a r tie s ,  a n d   h e n c e   to   cal cu l at e  t h e  co m m o n   s ecr et   k ey .   S y n ch r o n i zat i o n   b y   m u t u al   l ear n i n g   ( A   an d   B )   i s   m u ch   q u i ck er   t h an   l ear n i n g   by  l i s t e ni ng  ( E )   [ 10 ].   F o r  u s u a l   c ry p t o g ra p h i c   s y s t e m s ,   w e   c a n   i m p ro v e   t h e   s a fe t y   o f  t h e   p ro t o c o l   b y   i n c re a s i n g   of   t he   ke y  l e ngt h.   I n  t he   c a s e   of   M L P ,   w e   i m pr ove d  i t   by  i nc r e a s i ng  t he   s yna pt i c   de pt h  L   of   t he   ne ur a l   ne t w or ks .   Fo r   a   b r u t e   f o r c e   a t t a c k   u s i n g   K   h i d d e n   n e u r o n s ,   K * N  i n p u t   n e u r o n s   a n d   b o u n d a r y   o f   we i g h t s   L ,   g i v e s   ( 2 L + 1 )   K N  p o s s i b i l i t i e s .   F o r   e x a m p l e ,   t h e   c o n f i g u r a t i o n   K   =   3 ,   L   =  3   a n d   N   =   1 0 0   g i v e s   u s   3 * 1 0 2 5 3   k e y   p o s s i b i l i t i e s ,   ma k i n g   t h e   a t t a c k   u n f e a s i b l e   w i t h   t o d a y ’ s   c o mp u t e r   p o w e r .   E   c o u l d   s t a r t   f r o m  a l l   o f   t h e   ( 2 L+ 1 ) 3 N   i n i t i a l   w e i g h t   ve c t or s   a nd  c a l c ul a t e   t he   one s   w hi c h  a r e   c ons i s t e nt   w i t h  t he   i nput / out put   s e que nc e .   I t   ha s   be e n  s how n,   t ha t   a l l   of   t he s e   i ni t i a l   s t a t e s   m ove   t ow a r ds   t he   s a m e   f i na l   w e i ght   ve c t or ,   t he   ke y  i s   uni que .   T hi s   i s   not   t r ue   f or   s i m pl e   pe r c e pt r on  t he   m os t   unbe a t e n  c r ypt a na l ys i s   ha s   t w o  s uppl e m e nt a r y  i ngr e di e nt s   f i r s t ;   a   gr oup  of   a t t a c ke r   i s   us e d.   Se c o n d ,   E   m a k e s   e x t r a   t r a i n i n g   s t e p s   w h e n   A   a n d   B   a r e   q u i e t   [ 1 0 - 12] .   S o  i nc r e a s i ng  s yna pt i c   de pt h  L   of   t he   ML P   w e   c a n   m a k e   o u r   ML P   s a f e .         8.   FU T U R E   SC O P E  &   C O N C LU S I O N     Th i s   p a p e r   p r e s e n t e d   a   n o v e l   a p p r o a c h   f o r   g e n e r a t i o n   o f   s e c r e t   k e y   p r o p o s e d   a l g o r i t h m   u s i n g   M LP   si m u l a t i o n .   T h i s  t e c h n i q u e   e n h a n c e s  t h e   se c u r i t y   f e a t u r e s  o f   t h e   k e y   e x c h a n g e   a l g o r i t h m   b y   i n c r e a si n g   o f   t h e   sy n a p t i c   d e p t h   L   o f   t h e   M L P .   H e r e   t wo   p a r t n e r s   A  a n d   B   d o   n o t   h a v e   t o   e x c h a n g e   a   c o m m o n   s e c r e t   k e y   o v e r   a  p u b l i c  ch an n el   b u t   u s e  t h ei r   i n d i s t i n g u i s h ab l e  w ei g h t s   o r   o u t p u t s   o f   t h e  act i v at ed   h i d d en   l ay er   as   a  s ecr et   k ey   ne e de d  f or   e nc r ypt i on  or   de c r ypt i on.   S o  l i ke l i hood  of   a t t a c k  pr opos e d  t e c hni que   i s   m uc h  l e s s e r   t ha n  t he   s i m pl e   ke y  e xc ha nge   a l gor i t hm .   F ut ur e   s c ope   of   t hi s   t e c hni que   i s   t ha t   t hi s   M L P   m ode l   c a n  be   us e d  i n  w i r e l e s s   co m m u n i cat i o n .   S o m e  ev o l u t i o n ar y   al g o r i t h m   can   b e  i n co r p o r at ed   w i t h   t h i s   M L P   m o d el   t o   g et   w el l   d i s t r i b u t ed   we i g h t   v e ct o r .       RE F E RE NCE S   [1 ]    At u l   Ka h a t e ,   C r y p t o g r a p h y   a n d   Ne t wo r k   S e c u r i t y ,   2 0 0 3 ,   T a t a   M c Gr a w - Hi l l   p u b l i s h i n g   C o mp a n y   L i mi t e d ,   E i g h t h   re p ri n t   2 0 0 6 .   [2 ]    Yo u n s u n g   C h o i .   C r y p t a n a l y s i s   o n   P r i v a c y - Awa r e   T wo - Fa c t o r   A u t h e n t i c a t i o n   Pr o t o c o l   f o r   W i r e l e s s   Se n s o r   N e t w o r k s ,   In d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e   Vo l .   8 ,   No .   2 ,   No v e mb e r   2 0 1 7 ,   p p .   2 9 6   -   301  DOI :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 8 . i 2 . p p 2 9 6 - 301.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - AI     IS S N :   2252 - 8938   r     Mu l t i l a y e r   n e u r a l   n e t w o r k   s y n c h r o n i z e d   s e c u r e d   s e s s i o n   k e y   b a s e d   e n c r y p t i o n   i n   …   ( Ar i n d a m   S a r k a r )   53   [3 ]    Y  C h o i   e t   a l .   S e c u r i t y   e n h a n c e d   u s e r   a u t h e n t i c a t i o n   p r o t o c o l   f o r   wi r e l e s s   s e n s o r   n e t wo r k s   u s i n g   e l l i p t i c   c u r ve s   cr y p t o g r ap h y .   S en so r s.   2 0 1 4 ;   1 4 ( 6 ) :   1 0 0 8 1 - 10106.   [4 ]    Q.   J i a n g   e t   a l .   A  p r i v a c y - aw ar e  t w o - fa c t o r  a u t h e n t i c a t i o n   p ro t o c o l   b a s e d   o n   e l l i p t i c   c u rv e   c ry p t o g ra p h y   fo r  w i re l e s s   sen so r   n et w o r k s.   In t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   N e t w o r k   M a n a g e m e n t . 2 0 1 7 ; 2 7 ( 3 ) .   [5 ]    S.   K u m a r i   e t  a l.  U s e r   a u th e n tic a tio n   s c h e m e s   f o r   w ir e le s s   s e n s o r   n e tw o r k s :  A   r e v ie w .  A d   H o c   N e tw o r k s .  2 0 1 5 ;  2 7 :  159 - 194.   [6 ]    S.   A .   C h a u d h r y   e t   a l .   A n   i m p r o v e d   a n d   p r o v a b l y   s e c u r e   p r i v a c y   p r e s e r v i n g   a u t h e n t i c a t i o n   p r o t o c o l   f o r   SI P.   Pe e r - to - Pe e r   N e t w o r k i n g   a n d   A p p l i c a t i o n s . 2 0 1 7 ; 1 0 ( 1 ) : 1 - 15.   [7 ]    Sa r k a r ,   A . ,   &   M a n d a l ,   J .   K .   ( 2 0 1 4 ) .   I n t e l l i g e n t   So f t   C o m p u t i n g   b a s e d   C r y p t o g r a p h i c   Te c h n i q u e   u s i n g   C h a o s   Sy n c h r o n i z a t i o n   f o r   W i r e l e s s   C o m m u n i c a t i o n   ( C SC T) .   In t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A m b i e n t   S y s t e m s   a n d   A p p l i c a t i o n s   (IJ A S A ),   2 (3 ),   1 1 - 20,   DOI :   1 0 . 5 1 2 1 / i j a s a . 2 0 1 4 . 2 3 0 2 ,   I S S N  2 3 2 0 - 9259  [ O nl i ne ] ;   2321 - 6344  [ P r i nt ] .   [8 ]    Sa r k a r ,   A . ,   &   M a n d a l ,   J .   K .   ( 2 0 1 4 ) .   So f t   C o m p u t i n g   b a s e d   C r y p t o g r a p h i c   Te c h n i q u e   u s i n g   K o h o n e n ' s   Se l f - Or g a n i z i n g   Ma p   S y n c h r o n i z a t i o n   f o r   Wi r e l e s s   c o m m u n i c a t i o n   ( K S O MS C T ) .  In t e r n a t i o nal   J our nal   i n  F oundat i ons   of   C om put e r   Sc i e nc e   &   T e c hnol ogy   ( I J F C ST ) ,   4 (5 ),   8 5 - 100,   D O I :   10. 5121/ i j f c s t . 2014. 4508,   IS S N   1 8 3 9 - 7662.   [9 ]    Sa r k a r ,   A . ,   &   M a n d a l ,   J .   K .   ( 2 0 1 4 ) .   N e u r o   G e n e t i c   K e y   B a s e d   R e c u r s i v e   M o d u l o - 2  S ubs t i t ut i on  U s i ng  M ut a t e d  Ch a r a c t e r   f o r   O n l i n e  W i r el ess  C o m m u n i cat i o n   ( N G K R M S M C ) .   In t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   C o m p u t a t i o n a l   S c i e n c e   a n d   In f o r m a t i o n   T e c h n o l o g y   (IJ C S IT Y ),   1 (4 ),   4 9 - 59,   D O I :   10. 5121/ i j c s i t y. 2014. 1404,   I S S N   2320 - 7442  [ O nl i ne ] ;   2320 - 8457  [ P r i nt ] .   [1 0 ]    R.   M i s l o v a t y ,   Y .   P e r c h e n o k ,   I .   K a n t e r ,   a n d   W .   Ki n z e l .   S e c u r e   k e y - ex ch an g e  p r o t o co l   w i t h   an   ab sen ce  o f   i n j ect i v e  fu n c t i o n s .   P h y s .   R e v .   E ,   6 6 : 0 6 6 1 0 2 , 2 0 0 2 .   [1 1 ]    A.   R u t t o r ,   W .   Ki n z e l ,   R .   Na e h ,   a n d   I .   Ka n t e r .   Ge n e t i c   a t t a c k   o n   n e u r a l   c r y p t o g r a p h y .   P h y s .   R e v .   E ,   7 3 ( 3 ) : 0 3 6 1 2 1 ,   2006.   [1 2 ]    A.   E n g e l   a n d   C .   Va n   d e n   B r o e c k.   S t a t i s t i c a l   M e c ha ni c s   of   L e a r ni ng.   C a m br i dge   U ni ve r s i t y  P r e s s ,   C a m br i dge ,   2001.   [1 3 ]    T.   G o d h a v a r i ,   N .   R .   A l a i n e l u   a n d   R .   So u n d a r a r a j a n   “ C r y p t o g r a p h y   U s i n g   N e u r a l   N e t w o r k ”   I EEE  I n d i c o n   2 0 0 5   Co n f e r e n c e ,   Ch e n n a i ,   I n d i a ,   1 1 - 13  D e c .   2005.   [1 4 ]    Wo l f g a n g   K i n z e l   a n d   l d o   Ka n t e r ,   " I n t e r a c t i n g   n e u r a l   n e t wo r k s   a n d   c r y p t o g r a p h y " ,   Ad v a n c e s   i n   S o l i d   S t a t e   P h y s i c s ,   Ed .   b y   B .   K r a m e r   ( Sp r i n g e r ,   B e r l i n .   2 0 0 2 ) ,   V o l .   4 2 ,   p .   3 8 3   a r X i v -   co n d - ma t / 0 2 0 3 0 1 1 ,   2 0 0 2 .   [1 5 ]    Wo l f g a n g   K i n z e l   a n d   l d o   K a n t e r ,   " N e u r a l   c r y p t o g r a p h y ”   p r o c e e d i n g s   o f   t h e   9 th   in te r n a tio n a l  c o n f e r e n c e   o n   N e u r a l  In fo rm a t i o n   p ro c e s s i n g   (IC O N IP   0 2 ).   [1 6 ]    Do n g   Hu   " A  n e w  s e r v i c e   b a s e d   c o mp u t i n g   s e c u r i t y   mo d e l   wi t h   n e u r a l   c r y p t o g r a p h y " I E E E 0 7 / 2 0 0 9 .   [1 7 ]    Lu ´ ı s ,   F. ,   Se o a n e ,   L. F. ,   &   R u t t o r ,   A .   ( 2 0 1 1 ) .   Su c c e s s f u l   a t t a c k   o n   PPM - ba s e d  ne ur a l   c r ypt ogr a phy.   ar X i v   pr e pr i nt   ar X i v :1 1 1 1 .5 7 9 2 ,2 4 .   [1 8 ]    Do l e c k i ,   M . ,   Ko z e r a ,   R . ,   &  L e n i k ,   K.   ( 2 0 1 3 ) .   T h e   E v a l u a t i o n   o f   t h e   T P M   S y n c h r o n i z a t i o n   o n   t h e   B a s i s   o f   t h e i r   Ou t p u t s .   Jo u rn a l   o f   A ch i evem en t s  i n   M a t eri a l s  a n d   M a n u f a ct u ri n g   E n g i n eeri n g   57 (2 ),   p p . 9 1 - 98.       BI O G R A P H Y  OF   A U T HOR       Dr .   AR I NDAM   S AR KAR   i s   c u r r e n t l y   s e r v i n g   t h e   De p a r me n t   o f   C o mp u t e r   S c i e n c e   &   El e c t r o n i c s ,   Ra m a k r i s h n a   M i s s i o n   V i d y a m a n d i r a ,   Be l u r   M a t h - 711202,   H ow r a h  a s   a n  A s t t .   P r of e s s or .   H e   ha s   co m p l et ed   h i s  M ast er   o f   C o m p u t er   A p p l i cat i o n   ( M . C . A )   d eg r ee  i n   t h e  y ear   o f   2 0 0 8   f r o m   V I S V A   BH A RA T I ,   S a n t i n i k e t a n ,   W B,   I n d i a   a n d   h e   s e c u r e d   U n i v e r s i t y   F i rs t   C l a s s   F i rs t   R a n k .   In   t h e   y e a r  of   2011,   D r .   S a r ka r   ha s   c om pl e t e d  hi s   M . T e c h  i n  C om ut e r   S c i e nc e   &   E nggi ne e r i ng  de gr e e   fro m   Un i v e r s i t y   o f   Ka l y a n i ,   W B ,   In d i a   a n d   a l s o   s e c u re d   U n i v e rs i t y   F i rs t   C l a s s   F i rs t   R a n k .   D r.   S a rk a r  ha s   c om pl e t e d  hi s   D oc t or   of   P hi l os o phy  i n  E ngi ne e r i ng  i n  t he   ye a r   of   2015  f r om   U ni ve r s i t y  of   Ka l y a n i   u n d e r   t h e   I NS P I R E   F e l l o ws h i p   S c h e me   o f   De p a r t me n t   o f   S c i e n c e   &  T e c h n o l o g y   ( DS T ) ,   Ne w  De l h i ,   I n d i a .   I n   t h e   y e a r   o f   2 0 1 6   h e   h a s   s e c u r e d   2 n d   Ra n k   in   th e   W e s t  B e n g a l  C o lle g e   S e r v ic e   Co m m i s s i o n   e xa m i na t i on.   H e   ha s   m or e   t ha n  65   In t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   a n d   C o n fe re n c e   p u b l i c a t i o n s .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.