Research Article

VDNABDS، بروتوكول تشفير قائم على الحمض النووي لتعزيز أمن السحابة

DOI:

10.3791/68843

⸱

December 5th, 2025

 ,  ,  ,  ,  , 
1School of Computer Sciences, Odisha University of Technology and Research, 2School of Computer Science & Engineering (SCOPE), VIT-AP University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هدف بروتوكول VDNABDS هو تعزيز أمان السحابة باستخدام تقنيات التشفير المعتمدة على الحمض النووي لتوليد مفاتيح سريعة وغير قابلة للكسر. يهدف إلى حماية البيانات الحساسة من هجمات القوة الغاشمة والكمومية مع ضمان الأداء العالي، وقابلية التوسع، والتكامل السلس مع أنظمة السحابة الحديثة.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

غالبا ما تواجه أنظمة التخزين السحابي الحديثة صعوبة في تحقيق التوازن بين الأمان والتشفير القوي للأداء، مما يؤدي إلى إبطاء العمليات، بينما قد تعرض الحلول الأسرع سلامة البيانات للخطر. لحل هذه المشكلة، طورنا نظام أمن البيانات القائم على الحمض النووي المتنوع (VDNABDS)، وهو نظام تشفير من الجيل القادم مستوحى من البنية البيولوجية للحمض النووي. بدلا من الاعتماد فقط على الخوارزميات الرياضية التقليدية، تقوم هذه الطريقة بتحويل المعلومات الخاصة بالمستخدم إلى تسلسلات شبيهة بالحمض النووي باستخدام النيوكليوتيدات الأربعة (A, T, C, G)، ثم تطبق تقنيات خلط وتحويل ذكية لتأمين الملفات المخزنة في السحابة. تمزج هذه الطريقة بين توليد المفاتيح الديناميكي والأنماط المستوحاة من الأحياء، مما يحقق تشفيرا سريعا دون التضحية بالحماية. في الاختبارات، تولدت هذه الطريقة مفاتيح آمنة في 5 مللي ثانية فقط، وهو أسرع ب 15 مرة من النماذج الحالية مثل أمن السحابة مع تسلسل التشفير الديناميكي (CSDES)، وأكملت التشفير الكامل في 4 ثوان، حتى تحت أعمال المستخدمين العالية التي تقارب 1000 مستخدم في نفس الوقت. كما توفر الطريقة المقترحة دفاعا استثنائيا ضد التهديدات السيبرانية، حيث تقدم تركيبة مفتاح فريدة من 10إلى 38 - مما يجعل الهجمات الغاشمة والكمومية شبه مستحيلة. تصميمها التكيفي يحدث باستمرار أنماط الأمان، مما يجعله شديد الصمود أمام الاختراق. والأهم من ذلك، أنه يندمج بسلاسة مع منصات السحابة القائمة، مما يتيح وصولا سريعا للبيانات مع الحفاظ على حماية قوية للخصوصية. أظهرت التجارب الواقعية أن VDNABDS يتفوق باستمرار على نماذج التشفير التقليدية من حيث السرعة والموثوقية. بفضل بنية النظام القوية والقابلة للتوسع والمستقلة عن الأجهزة، يناسب هذا النظام بشكل خاص صناعات مثل الرعاية الصحية والمالية والدفاع، حيث تعتبر حساسية البيانات أمرا بالغ الأهمية. بالنظر إلى المستقبل، نهدف إلى توسيع نموذج التشفير البيولوجي هذا ليشمل الهواتف الذكية وأجهزة إنترنت الأشياء (IoT)، مما يمهد الطريق لعصر جديد من حماية البيانات السريعة والآمنة والمقاومة للكموم.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أصبحت الحوسبة السحابية ضرورية لخدمات البيانات الحديثة، حيث توفر المرونة وقابلية التوسع والكفاءة. ومع ذلك، مع هذا الاعتماد الواسع يزداد التعرض للتهديدات السيبرانية، خاصة تلك التي تستهدف سرية البيانات وسلامتها. الخوارزميات التقليدية للتشفير مثل AES-256 وRSA، رغم استخدامها الواسع، تواجه قيودا متزايدة. تتطلب هذه الطرق موارد حسابية ثقيلة وتكون عرضة لتقنيات متطورة مثلالحوسبة الكمومية. هذا يخلق حاجة ملحة لأنظمة تشفير جديدة خفيفة الوزن وقابلة للتوسع، ومقاومة للمستقبل.

برز التشفير القائم على الحمض النووي كبديل واعد بسبب تعقيده الفطري وعشوائيته وإمكاناته للحوسبة المتوازية2

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لم يشمل هذا البحث مشاركين بشريين أو أو استخدام عينات بيولوجية. تم إجراء جميع الاختبارات والتقييمات باستخدام بيانات مولدة بشكل مصطنع، بما في ذلك معرفات تم إنشاؤها عشوائيا مثل عناوين MAC، وتواريخ الميلاد، وسلاسل كلمات المرور. لم يتم جمع أو الاحتفاظ أو فحص أي معلومات شخصية أو حساسة في أي مرحلة. ضمن بروتوكول VDNABDS (الشكل 1)، كانت مفاتيح الإدخال مقيدة بقيم تركيبية غير قابلة للتتبع، وكانت فقط لتوضيح الأداء والنتائج الوظيفية في بيئة مضبوطة. تم تنفيذ كل خطوة من خطوات الدراسة وفقا للسياسات المؤسسية المتعلقة بتجارب الأمن السيبراني والتعامل الأخلاقي مع البيانات، مما يضمن التوافق مع المعايير الدولية لحماية الخصوصية....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم تقييم بروتوكول VDNABDS المقترح من خلال سلسلة من تجارب بيئة السحابة المحاكاة لتقييم أدائه مقارنة بالطرق التقليدية وغيرها من طرق التشفير القائمة على الحمض النووي. شملت مقاييس التقييم وقت توليد المفاتيح، وسرعات التشفير وفك التشفير، وإنتروبيا المفاتيح، وقابلية التوسع تحت أحمال مستخدم متغيرة11.

مقارنة الأداء مع الأنظمة القائمة

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

فتح ظهور التشفير القائم على الحمض النووي آفاقا جديدة في التشفير ما بعد الكم. ومع ذلك، تأخر التبني في العالم الحقيقي بسبب محدودية في قابلية إعادة الإنتاج والتوسع والاعتماد على الأجهزة. تقنيات مثل تلك التي اقترحها أحمد وآخرون وشارما وآخرون عالجت بعض الثغرات السحابية باستخدام نماذج DNA وبلوك تشين، لكنها افتقرت إلى التعامل الديناميكي مع المفاتيح وأظهرت قدرة محدودة على تحمل بيئات التزامن العالي18,19. يتغلب VDNABDS على هذه الحواجز من خ.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعلن المؤلفون أنه لا توجد تضارب مصالح مرتبط بنشر هذا العمل. لا يوجد لدى أي مؤلف علاقات شخصية أو مالية أو مهنية قد ينظر إليها على أنها تؤثر على نتائج أو تفسير هذا البحث. جميع المساهمات في هذه الدراسة قدمت لأغراض أكاديمية وعلمية فقط، ولم تؤثر أي ارتباطات تجارية أو ضغوط خارجية على تصميم أو تنفيذ أو تقرير النتائج.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يرغب المؤلفون في التعبير عن امتنانهم الصادق لكلية علوم الحاسب في جامعة أوديشا للتكنولوجيا والبحوث، على توفير البنية التحتية والدعم الأكاديمي الذي جعل هذا البحث ممكنا. نشكر بشكل خاص قسم SENSE في جامعة VIT في أندرا براديش على رؤاهم الفنية القيمة وتعاونهم طوال تطوير بروتوكول VDNABDS. كما نشكر الإرشادات والتعليقات البناءة من مرشدي هيئة التدريس والمراجعين الذين ساهموا في تحسين منهجية وتنفيذ هذا العمل. كان لمساهماتهم دور أساسي في تحسين وضوح النموذج النهائي ودقة العلم. لم يحصل هذا البحث على أي منح محددة من وكالات التمويل العامة أو التجارية أو غير الربحية. ومع ذلك، كان الدعم المؤسسي على شكل الوصول إلى المختبرات، وموارد البرمجيات، وأدوات المحا....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
جافاأوراكل
كلاوسيمGithub
بايثونأساس برمجيات بايثون

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bernstein, D. J., Lange, T. Post-quantum cryptography. Nature. 549 (7671), 188-194 (2017).
  2. Leier, A., Richter, C., Banzhaf, W., Rauhe, H. Cryptography with DNA binary strands. BioSyst. 57 (1), 13-22 (2000).
  3. Gehani, A., LaBean, T. H., Reif, J. H.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

DNA Based EncryptionCloud SecurityCryptographic ProtocolDynamic Key GenerationBio Inspired SecurityQuantum Resistant EncryptionData PrivacyCloud Storage ProtectionAdaptive Security PatternsSecure Key Generation

Related Articles